DE60025753T2 - SERVO CONTROL DEVICE WHICH USES THE ABSOLUTE VALUES OF INPUT SIGNALS - Google Patents

SERVO CONTROL DEVICE WHICH USES THE ABSOLUTE VALUES OF INPUT SIGNALS Download PDF

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Abstract

A servo control system comprising the combination of: a signal source provides an error rate function f(y) corresponding to a displacement y , the displacement y characteristic of a system to be controlled; a sampling circuit for sampling the value of f(y) at a sampling frequency of X f to produce a function f(y) j ; a map responsive to f(y) j to produce a positive value and a negative value ; a first estimator responsive to to provide an estimated value y 1, j ; a second estimator responsive to to provide an estimated value y 2, j ; and nonlinear logic responsive to y 1, j and y 2, j to generate an estimate y k of the displacement.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND THE INVENTION

GEBIET DER ERFINDUNGAREA OF INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft Steuersysteme und Verfahren und insbesondere Steuersysteme und Verfahren, die nützlich sind, wenn eine Systemcharakteristik, die für Steuerzwecke beobachtet wird, Werte mit dem gleichen Vorzeichen und der gleichen Größe für sowohl positive als auch negative Veränderungen einer Variablen, die eingestellt wird, um das System zu steuern, annehmen kann. Während angenommen wird, dass Aspekte dieser Erfindung sich in einer sehr allgemeinen Weise auf viele unterschiedliche Steuersysteme und Verfahren bezieht, finden Aspekte der Erfindung ihre sofortige Anwendungen auf die Positionssteuerung von Detektoren, die in Datenerfassungssystemen (Datenakquisitionssystemen) verwendet werden. Spezifische Ausführungsformen der Erfindung sind nützlich in servomechanischen Steuersystemen, wie beispielsweise Magnetplattenlaufwerken mit hoher Dichte, von denen Daten durch eine genaue Positionierung eines magnetischen Leseelements angrenzend zu einem Satz von vordefinierten Datenspeicherstellen gelesen werden.The The present invention relates to control systems and methods, and more particularly Control systems and methods that are useful when a system characteristic, the for Control purposes, values with the same sign and the same size for both positive as well as negative changes a variable that is set to control the system, can accept. While It is believed that aspects of this invention are in a very general way to many different control systems and procedures Aspects of the invention find their immediate applications on the position control of detectors used in data acquisition systems (Data acquisition systems) can be used. Specific embodiments of the invention are useful in servo-mechanical control systems, such as magnetic disk drives high-density, one of which data through accurate positioning a magnetic read element adjacent to a set of predefined ones Data storage locations are read.

2. DISKUSSION DES VERWANDTEN SACHSTANDES2. DISCUSSION OF THE RELATED STATE

Der verwandte Sachstand wird unter Bezugnahme auf mehrere einfache Steuersysteme illustriert. Eine allgemeine Aufgabe, die Steuersystemen zugewiesen ist, ist eine Aufrechterhaltung der relativen Positionen eines Objekts in Bezug zu einem anderen Objekt, wobei beide Objekte sich in einer unvorhersagbaren Weise bewegen können. Ein nützliches System zur Betrachtung ist ein Abspielgerät für optische Platten, welches schematisch in 1 dargestellt ist und das von dem Typ ist, der Laserlicht von einem Laser 1 auf einer Datenspeicheroberfläche 2 einer optischen Platte fokussiert, um Daten aus der Platte zu lesen. Typischerweise divergiert das Laserlicht und wird auf der Datenspeicheroberfläche 2 durch eine Objektivlinse 3 fokussiert. Während eines Betriebs kann sich die Platte (die Disk) biegen oder kann vibrieren, so dass der Abstand zwischen der Datenspeicheroberfläche 2 und dem Brennpunkt der Objektivlinse 3 sich genug ändert, um den Fokus des Laserlichts auf der Oberfläche der optischen Platte, die gerade gelesen wird, messbar zu verschlechtern. Um Signalveränderungen und eine Verschlechterung zu verhindern, stellt das Plattenabspielgerät die Position der Linse ein, um den Abstand zwischen der Linse 3 und der Datenspeicheroberfläche 2 nahezu konstant auf den nominellen „Fokussierungs"-Abstand aufrecht zu erhalten. Hierbei und überall in der Diskussion des Hintergrunds und der Erfindung weist der Ausdruck „nominell" seine gewöhnliche Bedeutung als zufriedenstellend oder nach Plan auf.The related situation is illustrated by reference to several simple tax systems. A common task assigned to control systems is to maintain the relative positions of one object relative to another object, whereby both objects can move in an unpredictable manner. A useful system for viewing is an optical disc player which is schematically shown in FIG 1 and that is of the type that laser light from a laser 1 on a data storage surface 2 an optical disk to read data from the disk. Typically, the laser light diverges and becomes on the data storage surface 2 through an objective lens 3 focused. During operation, the disc (the disc) may bend or vibrate, causing the distance between the data storage surface 2 and the focal point of the objective lens 3 changes enough to measurably degrade the focus of the laser light on the surface of the optical disk being read. To prevent signal variations and degradation, the disc player adjusts the position of the lens to the distance between the lens 3 and the data storage surface 2 Here and throughout the discussion of the background and the invention, the term "nominal" has its usual meaning as satisfactory or on schedule.

Es ist typischerweise nicht praktisch, den Abstand zwischen der Linse 3 und dem Datenspeichersystem zu messen, so dass Plattenabspielgeräte diesen Abstand indirekt beobachten. Zum Beispiel kann Licht, das von der Datenspeicheroberfläche reflektiert wird, durch einen Strahlteiler 4 gehen, durch die Linse 5 gesammelt und neu fokussiert werden und an einen optischen Detektor 6 gerichtet werden. Der optische Detektor 6 ist in vier Quadranten unterteilt, wie in 2 dargestellt. Das System ist so konstruiert, dass dann, wenn der Abstand zwischen der Linse 3 und der Datenspeicheroberfläche 2 gleich zu dem nominellen „Fokussierungs"-Abstand ist, das auf den Detektor 6 einfallende Licht im Fokus (fokussiert) ist und eine Intensitätsverteilung aufweist, die sich symmetrisch auf der Oberfläche des Detektors verändert Ein derartiger symmetrischer „in Fokus" Zustand ist in 3 dargestellt. Jeder Quadrant des Detektors stellt eine getrennte Ausgangsspannung VA, VB, VC, VD bereit, so dass der symmetrische Zustand der 3 assoziiert ist mit einem Wert von effektiv Null der beobachtbaren Größe (VA + VD) – (VB + VC).It is typically not practical to measure the distance between the lens 3 and the data storage system so that disk players indirectly observe this distance. For example, light reflected from the data storage surface may be through a beam splitter 4 go through the lens 5 collected and refocused and to an optical detector 6 be directed. The optical detector 6 is divided into four quadrants, as in 2 shown. The system is constructed so that when the distance between the lens 3 and the data storage surface 2 equal to the nominal "focus" distance that is on the detector 6 incident light is focused (focused) and has an intensity distribution that changes symmetrically on the surface of the detector. Such a symmetric in focus state is in 3 shown. Each quadrant of the detector provides a separate output voltage V A , V B , V C , V D such that the symmetrical state of the 3 is associated with a value of effectively zero the observable magnitude (V A + V D ) - (V B + V C ).

In das Laserlicht, welches zum Lesen der Datenspeicheroberfläche 2 verwendet wird, wird eine Asymmetrie eingeführt, so dass ein zu kurzer Abstand zwischen der Linse 3 und der Datenspeicheroberfläche 2 ein asymmetrisches Nicht-Im-Fokus Muster auf dem Detektor 6 erzeugt, wie dasjenige, das in 2 gezeigt ist. Diese Asymmetrie wird gekennzeichnet durch Licht mit hoher Intensität auf den Quadranten B und C des Detektors 6 und durch Licht mit niedriger Intensität auf den Quadranten A und D. Ein zu langer Abstand zwischen der Linse 3 und der Datenspeicheroberfläche 2 erzeugt das Nicht-Im-Fokus Muster, das in 4 dargestellt ist, und welches durch Licht mit hoher Intensität auf den Quadranten A und D des Detektors 6 und durch Licht mit niedriger Intensität auf den Quadranten B und C gekennzeichnet ist. Der Betrag der Asymmetrie verändert sich mit dem Betrag, um den sich der Abstand zwischen der Linse 3 und der Datenspeicheroberfläche 2 von seinem gewünschten „in Fokus" Abstand abweicht. Demzufolge kann die Größe (VA + VD) – (VB + VC) eine nützliche Variable sein, um beobachtet zu werden, um die Position der Linse 3 zu steuern. Zum Beispiel kann ein lineares Steuersystem bereitgestellt werden, um die laterale Position der Linse 3 einzustellen, um eine gute Steuerung des Fokus des optischen Plattensystems der 1 unter Verwendung der Größe (VA + VD) – (VB + VC) als einen Eingang bereit zu stellen.In the laser light, which is used to read the data storage surface 2 is used, an asymmetry is introduced, leaving too short a distance between the lens 3 and the data storage surface 2 an asymmetric non-in-focus pattern on the detector 6 generated like the one in 2 is shown. This asymmetry is characterized by high intensity light on quadrants B and C of the detector 6 and by low-intensity light on quadrants A and D. Too long a distance between the lens 3 and the data storage surface 2 creates the non-in-focus pattern that is in 4 represented by high-intensity light on the quadrants A and D of the detector 6 and is characterized by low intensity light on quadrants B and C. The amount of asymmetry varies with the amount by which the distance between the lens 3 and the data storage surface 2 As a result, the quantity (V A + V D ) - (V B + V C ) may be a useful variable to be observed for the position of the lens 3 to control. For example, a linear control system may be provided to adjust the lateral position of the lens 3 to set a good control of the focus of the optical disk system of 1 using the magnitude (V A + V D ) - (V B + V C ) as an input.

In dem System der 1 stellt die Größe (VA + VD) – (VB + VC) eine gute beobachtbare Variable zum Steuern der Position der Linse 3 (die gesteuerte Variable) und somit des Fokus des Systems bereit. (VA + VD) – (VB + VC) stellt sowohl eine Größe, die das Ausmaß der erforderlichen Korrektur anzeigt, als auch das Vorzeichen der erforderlichen Korrektur bereit. Das Vorzeichen der erforderlichen Korrektur zeigt an, ob die Linse 3 zu nahe oder zu weit entfernt von der Datenspeicheroberfläche 2 ist und somit, in welche laterale Richtung die Linse 3 bewegt werden muss, um den Fokus zu optimieren. (VA + VD) – (VB + VC) kann verwendet werden, um das System der 1 zu steuern, weil (1) das Laserlicht in zweckdienlicherweise asymmetrisch innerhalb des Systems gemacht ist, und (2) der Detektor aus vier unabhängigen Quadrant-Detektoren gebildet ist. Mit anderen Worten, das optische System ist speziell dafür ausgelegt, um eine einfache Steuerung der Position der Linse 3 zu erlauben.In the system of 1 The magnitude (V A + V D ) - (V B + V C ) provides a good observable variable for controlling the position of the lens 3 (the controlled variable) and thus the focus of the system. (V A + V D ) - (V B + V C ) provides both a magnitude indicating the extent of the required correction and the sign of the required correction. The sign of the required correction indicates whether the lens 3 too close or too far away from the data storage interface 2 and thus, in which lateral direction the lens 3 must be moved to optimize the focus. (V A + V D ) - (V B + V C ) can be used to control the system of 1 because (1) the laser light is conveniently made asymmetric within the system, and (2) the detector is formed of four independent quadrant detectors. In other words, the optical system is specially designed to easily control the position of the lens 3 to allow.

Während es möglich ist das System der 1 unter Verwendung des asymmetrischen Strahls in Verbindung mit einem Quadranten-Detektor zu steuern, ist dies nicht eine vollständig wünschenswerte Situation. Es ist einfacher optische Systeme für Licht zu konstruieren, welches sich gleichförmig verändert, als es ist optische Systeme mit ähnlicher Qualität für sich asymmetrisch verändernde Strahlen zu konstruieren. Dies trifft insbesondere zu, wenn unterschiedliche Farben des Lichts in dem optischen System verwendet werden könnten.While it is possible the system of 1 using the asymmetric beam in conjunction with a quadrant detector, this is not a completely desirable situation. It is easier to construct optical systems for light that changes uniformly than it is to construct optical systems of similar quality for asymmetrically varying beams. This is especially true when different colors of light could be used in the optical system.

Veränderungen des Systems der 1, die nicht absichtlich eine Art Asymmetrie in diesen Lichtstrahl einführen, könnten einen Detektor wie denjenigen, der in 5 dargestellt ist, verwenden, der ein äußeres Element 7, das einen von der Intensität abhängigen Spannungsausgang von VT erzeugt, und ein inneres Element 9, das einen von der Intensität abhängigen Spannungsausgang VC erzeugt, einschließt. Unter Verwendung eines derartigen Systems stellt die Größe VC/(VC + VT), die schematisch als eine Funktion des Abstands S der Linse zur Speicheroberfläche von der nominellen „in Fokus" Position S0 dargestellt ist, ein Maß für den Fokus des Systems. Es ist möglich, diese beobachtbare Variable zu verwenden, um den Fokus des Systems einzustellen, aber es ist schwierig. Dies liegt daran, weil die Größe VC/(VC + VT) eine Größe einer durchzuführenden Korrektur anzeigt, aber nicht ein Vorzeichen oder eine Richtung für die Korrektur bereitstellt. Für jede beobachtete Veränderung der Größe VC/(VC + VT) von der Spitze, im Fokus-Wert, könnte die Linse eine Verschiebung in entweder einer positiven oder einer negativen Richtung benötigen. Es ist somit schwierig, das System der 1 direkt nur unter Verwendung der Größe VC/(VC + VT) zu steuern.Changes in the system of 1 that do not intentionally introduce some sort of asymmetry into this beam of light could have a detector like the one in 5 is shown using an outer element 7 which generates an intensity-dependent voltage output of V T , and an inner element 9 , which generates an intensity-dependent voltage output V C , includes. Using such a system, the magnitude V C / (V C + V T ), which is schematically represented as a function of the distance S of the lens to the memory surface from the nominal in focus position S 0 , provides a measure of the focus It is possible to use this observable variable to adjust the focus of the system, but it is difficult, because the magnitude V C / (V C + V T ) indicates a magnitude of a correction to be made, but not For each observed change in magnitude V C / (V C + V T ) from the peak, in the focus value, the lens might require a shift in either a positive or a negative direction. It is thus difficult to change the system 1 directly using only the size V C / (V C + V T ) to control.

Systeme wie diejenigen, die in 6 angedeutet sind, können als Absolutwert-Systeme bezeichnet werden, weil die beobachtete Variable den Absolutwert einer durchzuführenden Korrektur bereitstellt aber nicht das Vorzeichen oder die Richtung für die Korrektur. Für derartige Absolutwertsysteme ist es bekannt eine Bewegung in eine bekannte Richtung, wie eine Oszillation, auf die gesteuerte Variable einzuführen. Diese Technik ist als Zittern oder Zitterung (Dithering) bekannt. Unter Verwendung eines Zitterns wird eine regelmäßige Oszillation auf die Position der Linse 3 eingeführt, was eine regelmäßige Veränderung in der beobachteten VC/(VC + VT) einführt. Durch Vergleichen der Phase der Oszillationen in VC/(VC + VT) mit der Phase der Oszillation in der Position der Linse 3 kann das Steuersystem die Richtung der Korrektur, die für die Linsenposition durchgeführt werden soll, identifizieren. Demzufolge erlaubt ein Zittern, das der in den 5 und 6 dargestellte Mechanismus verwendet wird, um das optische Plattenabspielgerät der 1 zu steuern.Systems like those in 6 may be referred to as absolute value systems because the observed variable provides the absolute value of a correction to be made, but not the sign or direction for correction. For such absolute value systems, it is known to introduce motion in a known direction, such as oscillation, to the controlled variable. This technique is known as dithering or dithering. Using a jitter, there will be a regular oscillation to the position of the lens 3 which introduces a regular change in the observed V C / (V C + V T ). By comparing the phase of the oscillations in V C / (V C + V T ) with the phase of the oscillation in the position of the lens 3 For example, the control system may identify the direction of correction to be made for the lens position. Consequently, a tremor, which in the 5 and 6 shown mechanism is used to the optical disk player of 1 to control.

Das Zittern (Dither) hat eine Vielzahl von Nachteilen. Es ist komplex, wobei die Einführung eines erfassbaren Betrags einer Bewegung zwischen Objekten erforderlich ist. Ferner ist das Zittern selbst eine Rauschquelle und ist somit allgemein unerwünscht. Demzufolge ist es üblicher, ein System zu konstruieren, so dass es eine beobachtbare Variable aufweist, die sowohl eine Größe als auch eine Richtung oder ein Vorzeichen für eine Korrektur bereitstellt, wie ein System wie dasjenige, das in den 5 und 6 dargestellt ist, zu verwenden.Dithering has a variety of disadvantages. It is complex, requiring the introduction of a detectable amount of movement between objects. Furthermore, the jitter itself is a source of noise and is thus generally undesirable. Consequently, it is more common to construct a system such that it has an observable variable that provides both a magnitude and a direction or sign for correction, such as a system such as the one described in U.S. Pat 5 and 6 is shown to use.

Das obige Beispiel bezieht sich auf die Steuerung der Optik eines optischen Plattenabspielgeräts und illustriert die Schwierigkeit zu versuchen, ein derartiges System, unter Verwendung einer beobachtbaren Variablen, mit einem Absolutwert zu steuern. In diesem Sinn ist eine beobachtbare Variable mit einem Absolutwert eine, die sich mit der zu steuernden Variablen verändert, aber nur in der Größe, wie mit dem Graph der 6 dargestellt Ein ähnliches Problem kann unter Bezugnahme auf magnetische Plattenspeichersysteme dargestellt werden und diese Diskussion richtet sich nun auf diese Technologie. Diese Hintergrunddiskussion illustriert Aspekte des Problems, auf denen sich Aspekte der vorliegenden Erfindung richten sowie Aspekte einer Umgebung, in der bestimmte bevorzugte Aspekte der vorliegenden Erfindung implementiert sind.The above example relates to the control of the optics of an optical disc player and illustrates the difficulty of attempting to control such a system with an absolute value using an observable variable. In this sense, an observable variable with an absolute value is one that varies with the variable to be controlled, but only in size, as with the graph of the 6 A similar problem can be illustrated with reference to magnetic disk storage systems and this discussion is now directed to this technology. This background discussion illustrates aspects of the problem that will address aspects of the present invention, as well as aspects of an environment in which certain preferred aspects of the present invention are implemented.

Datenspeichersysteme mit einem Magnetplattenlaufwerk stellen eine Langzeit-Datenspeicherung mit hohem Volumen bereit, die vergleichsweise schnell und relativ kostengünstig ist, wenigstens wie auf einer Pro-Bit Basis gemessen. Zum Beispiel ist eine Magnetplattenspeicherung schneller als gegenwärtige optische Speicheroptionen und ist vergleichsweise kostengünstiger als gegenwärtige auf einem Flash-Speicher-basierende Speichereinrichtungen. Die heutige Industrie stützt sich auf Magnetlattenlaufwerke für eine Langzeit-Datenspeicherung in verschiedenen Typen von Computersystemen und in bestimmten elektronischen Konsumentenanwendungen, wie der Videoaufzeichnung und -Wiedergabe, und beide Typen von Verwendungen wachsen weiter an. Die Forschung in Magnetplattenlaufwerk-Systeme wird fortgesetzt und es wird erwartet, dass das Betriebsverhalten von derartigen Systemen sich weiter verbessert.Data storage systems with a magnetic disk drive provide a long-term data storage high volume ready, comparatively fast and relatively economical is at least as measured on a per-bit basis. For example Magnetic disk storage is faster than current optical storage options and is relatively cheaper as present on a flash memory-based Storage devices. Today's industry relies on magnetic bar drives for one Long-term data storage in different types of computer systems and in certain electronic consumer applications, such as the Video recording and playback, and both types of uses are growing continue on. Research in magnetic disk drive systems continues and it is expected that the performance of such Systems continues to improve.

Drehspeichereinrichtungen und insbesondere Plattenlaufwerke speichern Daten auf einer oder mehreren Seiten eines sich drehenden Mediums, welches oft als Platten oder Disks bezeichnet wird. Für den Fall eines herkömmlichen Plattenlaufwerks werden Daten durch Erzeugen einer magnetischen Modulation innerhalb eines magnetischen Materials, das auf eine Datenspeicheroberfläche der Platte aufgeschichtet ist, gespeichert. Daten werden dadurch zurückgelesen, das danach diese Modulation mit einem Lesekopf erfasst wird. Typischerweise werden Daten an die Platte unter Verwendung eines Schreibelements geschrieben und Daten werden von der Platte unter Verwendung eines Leseelements gelesen, wobei sowohl die Schreib- als auch Leseelemente als physikalisch getrennte Elemente auf einem einzelnen Kopf bereitgestellt werden. Durch Aufzeichnen von Daten in der Form von magnetischen Signalen auf der sich drehenden Platte können Daten sowohl gespeichert werden als auch danach zurückgewonnen werden, und zwar sogar nach langen Zeitperioden. Daten können in eine Vielzahl von radial versetzten, sich tangential erstreckenden Spuren organisiert werden, wobei die Daten auf den Spuren allgemein in eine Vielzahl von Datenblöcken organisiert gespeichert werden. Um Daten von einem bestimmten Datenblock zu lesen oder Daten an einen bestimmten Datenblock zu schreiben, positioniert das typische Plattenlaufwerk den Lese- und Schreibkopf über der Spur, die den Zieldatenblock enthält, und zwar mit einer Funktion, die als Suchbetrieb bekannt ist (Seek-Operation). Der Lese- und Schreibkopf des Plattenlaufwerks liest oder schreibt die Daten auf der Speicheroberfläche je nach Wunsch. Datenlese- und Schreiboperationen, Such-Operationen und andere Operationen, wie beispielsweise die Verwendung von Grey Codes zum Identifizieren von Spurpositionen, werden in dem U.S. Patent Nr. 5523902, U.S. Patent Nr. 5796543 und dem U.S. Patent Nr. 5847894 beschrieben.Rotating storage devices and especially disk drives store data on or several sides of a rotating medium, often as plates or discs is called. For the case of a conventional one Disk drive data by generating a magnetic Modulation within a magnetic material on a Data storage surface the plate is stacked stored. Data becomes thereby read back after that this modulation is detected with a read head. typically, Data is sent to the disk using a write element and data is written from the disk using a Read element, with both the write and read elements provided as physically separate elements on a single head become. By recording data in the form of magnetic Signals on the rotating disk can both store data will be recovered as well as afterwards even after long periods of time. Data can be stored in a plurality of radially offset, tangentially extending ones Tracks are organized, with data on the tracks in general into a multitude of data blocks be stored organized. To get data from a specific block of data to read or write data to a specific data block, The typical disk drive positions the read and write head over the disk drive Track containing the destination block of data with a function which is known as search mode (Seek operation). The reading and Write head of the disk drive reads or writes the data the storage surface as desired. Data read and write operations, search operations and other operations, such as the use of Gray Codes for identifying lane locations are described in U.S. Pat. U.S. Patent No. 5,523,902, U.S. Patent No. 5796543 and U.S. Pat. patent No. 5847894.

7 illustriert schematisch bestimmte Aspekte einer Speicheroberfläche 10 und eines Plattenlaufwerks. Im allgemeinen umfasst die Platte 8 eine zentrale Öffnung 12, durch die die Spindel des Plattenlaufwerks geht und mit der die Platte und ihre Speicheroberfläche gedreht werden. Ein Bereich 14 wird auf der Platte um die zentrale Öffnung 12 herum vorgesehen, um die Platte an die Spindel zu klemmen oder dort irgendwie anders zu halten; dieser Bereich 14 ist für eine Speicherung im wesentlichen nicht verwendbar. Die Speicheroberfläche 10 erstreckt sich radial weg von dem Klemmgebiet 14 und kann in einem peripheren Band der Platte, das nicht gezeigt ist, und das auch vorzugsweise nicht für eine Datenspeicherung verwendet wird, enden. Im allgemeinen können die Speicheroberflächen von Plattenlaufwerken als im wesentlichen gleichförmig angesehen werden oder die Speicheroberfläche könnte in mehrere Zonen unterteilt werden. Wenn die Speicheroberfläche 10 als im wesentlichen gleichförmig behandelt wird, wird in dem Plattenlaufwerk relativ wenig getan, um Differenzen zwischen radial versetzten Datenspeicherstellen, wie sich unterscheidende Drehgeschwindigkeiten, und die zugehörigen Differenzen in der Arealdichte von gespeicherten Daten auf der Plattenoberfläche zu berücksichtigen. Eine andere Strategie teilt die Speicheroberfläche 10 in eine Anzahl von sich radial erstreckenden Bändern, die als Zonen bekannt sind, wie die Zonen 16, 18 und 20, die auf der Speicheroberfläche 10 angedeutet sind, auf. Die verschiedenen Speicherstellen innerhalb der unterschiedlichen Zonen 16, 18 und 20 werden ähnlich behandelt, während die Speicherstellen in unterschiedlichen Zonen unterschiedlich behandelt werden können, zum Beispiel durch Verwendung von unterschiedlichen Taktraten zum Lesen oder Schreiben von unterschiedlichen Signalen, oder durch Verwendung von unterschiedlichen Dichten der Servoinformation. 7 schematically illustrates certain aspects of a storage surface 10 and a disk drive. In general, the plate includes 8th a central opening 12 through which the spindle of the disk drive passes and with which the disk and its storage surface are rotated. An area 14 gets on the plate around the central opening 12 provided around to clamp the plate to the spindle or keep it somehow different; this area 14 is essentially unusable for storage. The storage surface 10 extends radially away from the nip area 14 and may terminate in a peripheral tape of the disk, not shown, and also preferably not used for data storage. In general, the storage surfaces of disk drives may be considered substantially uniform or the storage surface could be divided into multiple zones. If the storage surface 10 When treated as substantially uniform, relatively little is done in the disk drive to account for differences between radially offset data storage locations, such as differing rotational speeds, and the associated differences in areal density of stored data on the disk surface. Another strategy shares the storage surface 10 into a number of radially extending bands known as zones, such as the zones 16 . 18 and 20 on the storage surface 10 are indicated on. The different storage locations within the different zones 16 . 18 and 20 are treated similarly while the memory locations in different zones may be treated differently, for example by using different clock rates to read or write different signals, or by using different densities of the servo information.

Der Lese- und Schreibkopf 22 ist eine kleine Anordnung, die auf dem Ende eines Arms oder eines Wandler-Aufbaus 24 vorgesehen ist, der den Kopf 22 über die Speicheroberfläche 10 bewegt. Der Wandler-Aufbau kann den Kopf 22 durch eine Drehung, durch eine Translation oder durch eine Kombination von Drehungen und Translationen bewegen. Zum Beispiel stellen viele gegenwärtige Laufwerke größere Bewegungen durch Drehen des Wandler-Aufbaus um eine Schwenkung auf dem Ende des Wandler-Aufbaus gegenüberliegend zu demjenigen des Kopfes 22 bereit. Zusätzliche Einstellungen können unter Verwendung von feinen Translationen erreicht werden, die zum Beispiel unter Verwendung von Piezo-elektrischen Elementen erreicht werden könnte. Im allgemeinen werden die mechanischen rotationsmäßigen und translatorischen Bewegungen des Kopfes 22 unter einer Servo-Steuerung unter Verwendung beispielsweise von Sprachspulen-Motoren (Voice Coil Motoren) oder anderen kompakten Systemen mit einem schnellen Ansprechverhalten vorzugsweise realisiert. Der Lese- und Schreibkopf 22 des Wandler-Aufbaus ist typischerweise nicht fest an dem Wandler-Aufbau angebracht. Anstelle davon ist der Lese- und Schreibkopf vorzugsweise auf einem Schieber angebracht, der mit dem Wandler-Aufbau über einen flexiblen Aufbau gekoppelt ist. Typischerweise wird der Schieber so konstruiert, dass er auf einem Luftlager über der Datenspeicheroberfläche, das zwischen dem geformten Unterschlitten des Schiebers und der Platte erzeugt wird, „fliegt".The read and write head 22 is a small arrangement on the end of an arm or a transducer assembly 24 is provided, the head 22 over the storage surface 10 emotional. The transducer assembly can head 22 by rotation, by translation, or by a combination of rotations and translations. For example, many current drives make larger movements by rotating the transducer assembly about pivoting on the end of the transducer assembly opposite that of the head 22 ready. Additional adjustments can be achieved using fine translations that could be achieved, for example, using piezoelectric elements. In general, the mechanical rotational and translational movements of the head 22 under servo control using, for example, voice coil motors or other compact systems with fast response preferably realized. The read and write head 22 of the transducer assembly is typically not fixedly attached to the transducer assembly. Instead, the read and write head is preferably mounted on a slider which is coupled to the transducer assembly via a flexible structure. Typically, the slider is designed to "fly" on an air bearing over the data storage surface created between the slider's shaped sub-slide and the disk.

8 zeigt mit ihren Einzelheiten Aspekte eines gegenwärtig bevorzugten Lese- und Schreibkopf-Designs. Der dargestellte Lese- und Schreibkopf 22 ist auf einem Ende eines Schiebers 26 angebracht, der wiederum an dem Wandler-Aufbau (in 8 nicht gezeigt) angebracht ist. Ein magnetoresistives Leseelement 28 ist als ein Dünnfilmelement in der Nähe oder auf der Endoberfläche von dem Schieber gebildet und dann wird ein Schreibelement 30 eines induktiven oder anderen Typs teilweise über dem Leseelement 28 vorgesehen. Eine Schutzbeschichtung 32 deckt den Lese- und Schreibkopf 22 ab. Wie dargestellt, ist es typisch, dass das Schreibelement 30 wesentlich größer (manchmal 160% oder mehr) als das Leseelement 28 ist. Zusätzlich ist das Leseelement typischerweise in Bezug auf das Schreibelement auf eine Seite versetzt. Diese Konfiguration ist charakteristisch für die dargestellten Typen von Elementen und bewirkt, dass der Lese- und Schreibkopf unterschiedliche bevorzugte Positionen in Bezug auf eine Spur oder eine andere Datenspeicherstruktur für jeweilige Lese- und Schreiboperationen aufweisen. 8th shows in its details aspects of a presently preferred read and write head design. The illustrated read and write head 22 is on one end of a slider 26 attached, in turn, to the transducer assembly (in 8th not shown) is attached. A magnetoresistive read element 28 is formed as a thin film element near or on the end surface of the slider, and then becomes a writing element 30 an inductive or other type partially over the read element 28 intended. A protective coating 32 covers the read and write head 22 from. As shown, it is typical that the writing element 30 much larger (sometimes 160% or more) than the read element 28 is. In addition, the read element is typically offset to one side relative to the write element. This configuration is characteristic of the illustrated types of elements and causes the read and write heads to have different preferred positions relative to a track or other data storage structure for respective read and write operations.

Ein Lese- und Schreibkopf 22, der zu einer Speicheroberfläche gehört, wird genau positioniert in Bezug auf Datenspeicherstellen entlang einer Spur durch die Verwendung von Servosteuer-Mechanismen innerhalb des Plattenlaufwerks, die in Verbindung mit Positionsservoinformation arbeiten, die auf der Speicheroberfläche des Plattenlaufwerks gespeichert ist. Verschiedene Servoverfahren sind historisch für Magnetspeicherplattenlaufwerke verwendet worden, wobei die Industrie gegenwärtig die Verwendung von Servoinformation bevorzugt, die auf jeder Datenspeicheroberfläche auf den Platten innerhalb des Plattenlaufwerks enthalten ist. Beim zuverlässigen Ausführen eines Spursuchbetriebs verwendet das Plattenlaufwerk das Leseelement 28 des Kopfes, um Servopositionsinformation zu erfassen, die durch eine Steuerschaltungsanordnung verwendet wird, um den Wandler-Aufbau und den Kopf über der Zielspur zu positionieren. Die Servopositionsinformation identifiziert die Position von jeder Spur und stellt wenigstens eine relative Identifikation für jede der Spuren auf dem Plattenlaufwerk bereit.A read and write head 22 belonging to a storage surface is accurately positioned with respect to data storage locations along a track through the use of servo control mechanisms within the disk drive which work in conjunction with location server information stored on the storage surface of the disk drive. Various servo techniques have historically been used for magnetic disk drives, the industry currently favoring the use of servo information contained on each data storage surface on the disks within the disk drive. When reliably performing a track seek operation, the disk drive uses the read element 28 of the head to detect servo position information used by control circuitry to position the transducer assembly and head above the target track. The servo position information identifies the position of each track and provides at least relative identification for each of the tracks on the disk drive.

Positionssteuerungs- oder Servoinformation wird oft innerhalb von sich radial erstreckenden Sektor Servokeilen gespeichert, die mit näheren Einzelheiten in den voranstehend angegebenen Patenten beschrieben werden, und die auf der Datenspeicheroberfläche der Platte während der ursprünglichen Herstellung der Plattenspeichereinrichtung genau platziert werden. Die Positions- und andere Servoinformation kann mit einem Servoschreiber wie demjenigen, der in dem U.S. Patent Nr. 4920442 beschrieben ist, oder in Übereinstimmung mit den voranstehend beschriebenen Verfahren, geschrieben werden. Servoschreiber werden in einem Fabrik-Initialisierungsprozess verwendet, um Positions- und andere Servoinformation auf den Speicheroberflächen der Platten, zusammen mit anderer Information, zu schreiben, um die Speicheroberfläche zur Verwendung vorzubereiten. Der Servoschreiber, der typischerweise genaue Positionsinformation verwendet, die durch einen Laserpositionierungsmechanismus bereitgestellt wird, platziert am häufigsten Servoinformation auf jeder Spur entlang vordefinierter radialer Speichen, die den Beginn von jedem Sektor auf der Platte definieren.Positionssteuerungs- or servo information will often extend radially within itself Sector servo wedges stored, which are described in more detail in the above described patents, and on the data storage surface of the Plate during the original one Preparation of the disk storage device are placed accurately. The position and other servo information can with a servo writer like the one disclosed in U.S. Pat. Patent No. 4920442 is described, or in agreement written by the methods described above. Servo writers are used in a factory initialization process, to position and other servo information on the memory surfaces of the Plates, along with other information, to write to the storage surface prepare for use. The servo writer, typically accurate position information used by a laser positioning mechanism is most often placed on servo information each lane along predefined radial spokes indicating the beginning from each sector on the disk.

7 zeigt zwei mögliche Organisationen von Servoinformation auf der Speicheroberfläche einer Platte 8, und zwar diejenige, die voranstehend diskutiert wurde, bei der sich volle radiale Keile 34 über die verwendbare radiale Ausstreckung der Datenspeicheroberfläche 10 erstrecken, und eine andere, bei der Teilservokeile 36 mit unterschiedlicher Dichtung in unterschiedlichen Zonen einer Speicheroberfläche bereitgestellt werden. Bei dem ersten Verfahren können in der Größenordnung von 100–200 Servo Bursts vorhanden sein, die bei regelmäßigen Winkelintervallen auf der Speicheroberfläche einer 3,5'' Speicherplatte positioniert sind. Unterschiedliche Konstruktions- und Betriebsparameter können diese Charakteristiken stark ändern. Bei dem zweiten Verfahren gibt es eine ansteigende Anzahl von Servokeilen in jeder der Zonen, sowie sie von der Mitte der Platte weg gehen. Im allgemeinen wird nur eines der zwei schematisch dargestellten Verfahren auf einer Platte verwendet. 7 shows two possible organizations of servo information on the storage surface of a disk 8th the one discussed above with the full radial wedges 34 about the usable radial extent of the data storage surface 10 extend, and another, at the Teilservokeile 36 be provided with different seal in different zones of a storage surface. The first method may have bursts of the order of 100-200 servo bursts positioned at regular angular intervals on the memory surface of a 3.5 "disk. Different design and operating parameters can greatly change these characteristics. In the second method, there are an increasing number of servo wedges in each of the zones as they go away from the center of the plate. In general, only one of the two schematically illustrated methods is used on a plate.

Unabhängig davon, ob Zonen auf der Datenspeicheroberfläche differenziert werden, können die Servokeile eine beträchtliche Menge von Information einschließen, die zur Positionierung des Kopfes und zum Lesen und Schreiben von Daten an der Platte nützlich ist. Eine Illustration der Information, die in dem Servokeil enthalten sein kann, wird beispielsweise in dem U.S. Patent Nr. 5796543 bereitgestellt und ist in den 9A & 9B reproduziert, die jeweils Schreib- und Leseoperationen darstellen. Diese Figuren zeigen einen Abschnitt eines Servokeils 40, der sich über vier Datenspuren Tr 0, Tr 1, Tr 2 und Tr 3 erstrecken. Der Keil 40 ist aus einer Servopräambel 42 und Servopositionsinformation 44 gebildet und dem Keil folgen ein oder mehrere Datenblöcke 46 in jeder der Spuren. Ein Kopf 22, der sowohl Lese- als auch Schreibelemente einschließt, ist gezeigt, um den Fortschritt von Daten (nach links) durch den Kopf und die bevorzugte Position des Kopfes in Bezug auf die Mittellinie der Spur während des Schreibvorgangs (9A) und des Lesevorganges (9B) anzuzeigen. Wie gezeigt, ist das Leseelement typischerweise um einen vorgegebenen Abstand weg von der Mittellinie während einer Schreiboperation gehalten. Deshalb ist die bevorzugte Spurfolgeposition manchmal neben der Mittellinie der Spur.Regardless of whether zones on the data storage surface are differentiated, the servo wedges may include a substantial amount of information useful for positioning the head and reading and writing data to the disk. An illustration of the information that may be included in the servo wedge is provided, for example, in US Pat. No. 5,796,543 and is incorporated herein by reference 9A & 9B reproduced, each representing writing and reading operations. These figures show a portion of a servo wedge 40 extending over four data tracks Tr 0, Tr 1, Tr 2 and Tr 3. The wedge 40 is from a servo preamble 42 and servo position information 44 formed and follow the wedge one or more data blocks 46 in each of the tracks. A head 22 including both read and write elements is shown to indicate the progress of data (to the left) through the head and the preferred position of the head relative to the centerline of the track during the write operation ( 9A ) and the reading process ( 9B ). As shown, the read element is typically held a predetermined distance away from the centerline during a write operation. Therefore, the preferred tracking position is sometimes adjacent to the centerline of the track.

Die Servopräambel 42 stellt Information bereit, die zum Einstellen der Lesekanalelektronik zum Lesen und Verarbeiten der Positionsservoinformation verwendet wird. Der Servopositionsabschnitt 44 des Servokeils stellt die tatsächlichen Positionsdaten bereit die durch das Leseelement 28 gelesen und zur Positionierung des Kopfes 22 verwendet werden sollen. Die dargestellte Servopräambel 42 beginnt mit einem Vor-Burstspalt 48, in dem keine Übergänge aufgezeichnet sind, gefolgt von einem Feld 50 für die automatische Verstärkungssteuerung (Automatic Gain Control; AGC), das unter Umständen ein regelmäßiges Muster von Übergängen einschließen könnte (z.B. ein positives 3T Muster gefolgt von einem negativen 3T Muster), das verwendet wird, um die Verstärkung der Lesekanal Elektronik einzustellen. Die Servopräambel enthält als nächstes ein Synchronisationsmuster 52 zum Einstellen des Takts in der Lesekanalelektronik, wenn die Servopositionsinformation gelesen wird, wobei dieser einer Servoadressenmarkierung 54 folgen kann, die der Lesekanal Elektronik anzeigt, dass die nachfolgende Information, im Gegensatz zu Daten, Servopositionsinformation sein wird. Als nächstes kann die Servopräambel 42 eine Indexfeld 56 einschließen, welches Positionsinformation innerhalb der Spur bereitstellt, d.h. ob der Servokeil derjenige ist, der als der erste Servokeil auf der Spur bezeichnet wird.The servo preamble 42 provides information used to set the read channel electronics to read and process the position servo information. The servo position section 44 of the servo wedge provides the actual position data that passes through the read element 28 read and positioning the head 22 should be used. The illustrated servo preamble 42 starts with a pre-burst gap 48 in which no transitions are recorded, followed by a field 50 for Automatic Gain Control (AGC), which could potentially include a regular pattern of transitions (eg, a positive 3T pattern followed by a negative 3T pattern) used to adjust the gain of the read channel electronics. The servo preamble next contains a synchronization pattern 52 for setting the clock in the read channel electronics when the servo position information is read, this one servo address mark 54 that the read channel electronics indicates that the subsequent information, unlike data, will be servo position information. Next, the servo preamble 42 an index field 56 which provides position information within the track, ie, whether the servo wedge is the one referred to as the first servo wedge on the track.

Nach der Servopräambel 42 befindet sich die Servopositionsinformation 44, einschließlich einer Grobpositionsinformation 58 und Feinpositionsinformation 6066. Die Grobpositionsinformation 58 kann zum Beispiel Grey Codes umfassen, die numerisch jede der Spuren auf der Speicheroberfläche bezeichnen. Im allgemeinen trennt ein Spalt die grobe Positionsinformation 58, die feinere Spurpositionierungsinformation, die durch Servo-Bursts 6066 bereit gestellt wird. Das Schachbrettmuster 6066 von versetzten (offset) Servo-Bursts A, B, C, D von aufgezeichneter Information ist so geschrieben worden, dass es genaue und gewünschte Positionen in Bezug auf die Mittellinien von unterschiedlichen Spuren innerhalb einer vorgegebenen Gruppierung von Spuren aufweist. Dies erlaubt dem Leseelement ein Steuersignal in Bezug auf den linearen Versatz in Bezug auf die gewünschte Position relativ zu einer Spur, wie beispielsweise der Spurmittellinie, zu erzeugen, wobei dieses Steuersignal verwendet werden kann, um die Position des Kopfes in Bezug auf die Spur einzustellen.After the servo preamble 42 is the servo position information 44 including rough position information 58 and fine position information 60 - 66 , The rough position information 58 For example, Gray may include codes that numerically indicate each of the tracks on the storage surface. In general, a gap separates the rough position information 58 , the finer track positioning information provided by servo bursts 60 - 66 provided. The checkerboard pattern 60 - 66 offset (offset) servo bursts A, B, C, D of recorded information have been written to have accurate and desired positions with respect to the centerlines of different tracks within a given grouping of tracks. This allows the read element to generate a control signal related to the linear offset with respect to the desired position relative to a track, such as the track centerline, which control signal can be used to adjust the position of the head with respect to the track.

Das dargestellte Schachbrettmuster, das aus den A, B, C, D Servo-Bursts besteht, wird durch einen Servoschreiber unter Verwendung von mehreren Schreib- und Löschdurchläufen während der Herstellung gebildet, so dass jeder der Servokeile das dargestellte Muster von vier rechteckförmigen Servo-Bursts, wiederholt bei gewünschten radialen und tangentialen Positionen, einschließt. Die Servo-Bursts A, B, C, D könnten intern beispielsweise aus einem sich wiederholenden 3T Muster bestehen, wobei die Servo-Bursts ohne aufgezeichnete Übergänge umgeben sind. Im normalen Betrieb des Plattenlaufwerks werden die Grenzen der Servo-Bursts in Spursuch- und Spurfolgeoperationen erfasst, um ein Positionsfehlersignal (Position Error Signal; PES) periodisch zu erzeugen, das verwendet werden kann, um die Position eines Kopfes in Bezug auf eine Datenspur einzustellen. Zwischen den Servo-Bursts werden mehrere (typischerweise 3–5) Datenblöcke entlang der Spur gespeichert. Der Servosteuermechanismus arbeitet in Zusammenwirkung mit der vergrabenen Servoinformation, um den Kopf genau an einer gewünschten Position in Bezug auf die Spur zu platzieren, wenn der Servo-Burst unter dem Kopf vorbei geht. Keine zusätzliche Positionierungsinformation ist verfügbar, bis der nächste Servokeil an dem Kopf vorbei geht. Demzufolge versucht der Servosteuermechanismus den Kopf an einer festen Position in Bezug auf die Spurposition, die durch den jüngsten Servo-Burst identifiziert wird, zu halten. Es ist möglich, dass sich der Kopf oder die Platte als Folge von mechanischen Anschlägen, Vibrationen, thermischen Varianten oder anderen Störungen in dem System bewegen, bevor der nächste Servo-Burst erreicht wird.The shown checkerboard pattern, the A, B, C, D servo bursts is made by a servo writer using multiple Write and delete runs during the Manufactured so that each of the servo wedges shown Pattern of four rectangular Servo bursts, repeated at desired radial and tangential positions. The servo bursts A, B, C, D could be internal for example, consist of a repeating 3T pattern, where the servo bursts are surrounded with no recorded transitions. In the normal Operation of the disk drive will be the limits of servo bursts in track seek and tracking operations to detect a position error signal Periodically generate (Position Error Signal, PES) that uses can be to the position of a head in relation to a data track adjust. Between the servo bursts are several (typically 3-5) Data blocks along the track saved. The servo control mechanism works in cooperation with the buried servo information to the head exactly at one desired Position relative to the track to place when the servo burst passes under the head. No additional positioning information is available until the next Servokeil passes the head. As a result, the servo control mechanism tries the head at a fixed position with respect to the track position, by the youngest Servo Burst is identified to hold. It is possible that the head or the plate as a result of mechanical stops, vibrations, move thermal variants or other disturbances in the system, before the next Servo burst is achieved.

Zusätzlich zu der Spuridentifikationsinformation innerhalb des Servokeils werden Speicheroberflächen manchmal mit zusätzlicher Information versehen, um anzuzeigen, wenn die gewünschte Spur und der gewünschte Sektor in einem Suchbetrieb lokalisiert worden ist. Ein ID Header Block (Anfangs-Block) kann optional zwischen dem Servo-Burst und dem ersten Datenblock eines Sektors vorgesehen werden. Der ID Header umfasst hauptsächlich eine Identifikation für die Spur und den folgenden Sektor. Aspekte der Verwendung von Synchronisationsmustern und Headern werden zum Beispiel in den U.S. Patent Nr. 5541783 und dem U.S. Patent Nr. 5796534 beschrieben. Während Header-Information an dem Start von Sektoren in vielen Systemen bereit gestellt werden kann, sind andere Techniken zum Identifizieren von Spuren, die Header nicht verwenden, bekannt. Zum Beispiel kann eine ID und eine Header-Information in die Servo-Bursts eingebaut werden, wie in dem Artikel von Finch, et al., „Headerless Disk Formatting: Making Room for More Data", Data Storage (April 1997), Seiten 51–54 beschrieben wird, oder Servoinformation kann eine Querreferenzinformation sein, die in einer entsprechenden Tabelle in dem Speicher gespeichert wird, wie in der IBM Storage Veröffentlichung Hetzler, „No-ID Sector Format", datiert vom 8. Januar 1996, beschrieben ist.In addition to the track identification information within the servo wedge, memory surfaces are sometimes provided with additional information to indicate when the desired track and sector have been located in a seek mode. An ID header block may optionally be provided between the servo burst and the first data block of a sector. The ID header mainly includes an identification for the track and the following sector. Aspects of the use of synchronization patterns and headers are described, for example, in US Pat. No. 5,541,783 and US Pat. No. 5,796,534. While header information at the start of sectors in many systems Other techniques for identifying tracks that do not use headers are known. For example, ID and header information may be incorporated into the servo bursts, as in the article by Finch, et al., "Headerless Disk Formatting: Making Room for More Data", Data Storage (April 1997), p. 51 54 or servo information may be cross reference information stored in a corresponding table in the memory, as described in IBM Storage Publication Hetzler, "No-ID Sector Format", dated January 8, 1996.

Einem Servokeil 40 (oder einem ID Header Block, soweit verwendet) folgend können mehrere Blöcke von Daten (typischerweise 3–5) entlang einer Spur gespeichert werden, wie in 10 gezeigt. Jeder Datenblock 70, 72, 74 umfasst ein Datensynchronisationsmuster 76, 78, 80, welches neben dem Datenspeicherbereich des Blocks positioniert ist. Typischerweise folgt einem Datenblock 70, 72, 74 ein EEC Block 82, 84, der Fehleridentifikations- und Korrekturcodes für den vorangehenden Datenblock speichert. Der Datenspeicherbereich von jedem Datenblock hat typischerweise eine ausreichende Größe, um Datensignale zu speichern, die 512 Bytes von Daten darstellen.A servo wedge 40 (or an ID header block, if used), several blocks of data (typically 3-5) may be stored along a track, as in FIG 10 shown. Each data block 70 . 72 . 74 includes a data synchronization pattern 76 . 78 . 80 , which is positioned next to the data storage area of the block. Typically follows a block of data 70 . 72 . 74 an EEC block 82 . 84 which stores error identification and correction codes for the previous frame. The data storage area of each data block is typically of a size sufficient to store data signals representing 512 bytes of data.

Das Datensynchronisationsmuster umfasst Synchronisationsinformation, die extrahiert werden kann, um eine Abtastfrequenz und eine Phase zur Wiederherstellung von Daten von dem Datenspeicherbereich einzurichten. Das herkömmliche Synchronisationsmuster 76, 78, 80 wird durch das Schreibelement eines Kopfes in einem Betrieb, bei dem die zugehörigen Datenblöcke 70, 72, 74 geschrieben werden, geschrieben. Die zum Schreiben des Synchronisationsmusters verwendete Taktrate wird ebenfalls verwendet, um die nachfolgenden Datenblöcke zu schreiben. Während eines nachfolgenden Lesebetriebes geht das Leseelement eines Kopfes über das Synchronisationsmuster und erfasst ein Muster von Übergängen (z.B. ein 2T oder 3T Muster), aus denen ein Takt zum Lesen der nachfolgenden Datenblöcke abgeleitet wird. Herkömmlicherweise wird bevorzugt, dass das Synchronisationsmuster in der radialen Richtung im wesentlichen gleichförmig ist, wobei es sich nur in der tangentialen Richtung für eine Leseelement, das in einer gewünschten Weise in Bezug auf die Spur positioniert ist, verändert. Typischerweise bestimmt die Plattensteuerlogik und die tatsächliche Drehgeschwindigkeit der Platte die Datenrate, die für das Datensynchronisationsmuster geschrieben wird, und dem Datenspeicherbereich, der folgt. Demzufolge kann sich die tatsächliche Datenrate von Block zu Block und von Sektor zu Sektor verändern und demzufolge kann sich der Betrag des Platzes, der durch die gespeicherten Daten belegt wird, ändern. Um diese Änderungen unterzubringen, gibt es typischerweise einen Spalt (einen Zwischenblockspalt) oder einen Datenfleck 86, 88 nach jedem Datenblock, um sicherzustellen, dass eine ausreichende physikalische Trennung zwischen sukzessiven Blöcken entlang einer Spur vorhanden ist, um zu ermöglichen, dass Datenblöcke ohne ein Überschreiben eines nachfolgenden Block-Headers oder hinteren Servo-Bursts geschrieben werden.The data synchronization pattern includes synchronization information that can be extracted to establish a sampling frequency and a phase for recovering data from the data storage area. The conventional synchronization pattern 76 . 78 . 80 is determined by the write element of a header in an operation where the associated data blocks 70 . 72 . 74 written, written. The clock rate used to write the sync pattern is also used to write the subsequent data blocks. During a subsequent read operation, the read element of a head passes over the synchronization pattern and detects a pattern of transitions (eg, a 2T or 3T pattern), from which a clock for reading the subsequent data blocks is derived. Conventionally, it is preferable that the synchronization pattern is substantially uniform in the radial direction, changing only in the tangential direction for a read element positioned in a desired manner with respect to the track. Typically, the disk control logic and actual disk rotation rate determines the data rate written for the data synchronization pattern and the data storage area that follows. As a result, the actual data rate may change from block to block and sector to sector, and consequently the amount of space occupied by the stored data may change. To accommodate these changes, there is typically a gap (an inter-block gap) or a data patch 86 . 88 after each data block to ensure that there is sufficient physical separation between successive blocks along a track to allow data blocks to be written without overwriting a subsequent block header or backward servo burst.

Es gibt eine Spannung bei der Konstruktion von Datenspeichersystemen zwischen einer Erhöhung der Spurdichte, was typischerweise dichtere Servokeilmuster erfordert, und dem Verlust des Speichergebiets als Folge der Bereitstellung von Servoinformation mit erhöhten Dichten. Es ist wünschenswert, zusätzliche Servoinformation bereitzustellen, ohne das Gebiet der Datenspeicheroberfläche, welches für die tatsächliche Speicherung von Daten vorgesehen ist, zu reduzieren. Mit anderen Worten ist es wünschenswert, die Speicherdichte ohne Erhöhung des Overheads, erforderlich zum genauen Speichern und Auslesen von Information, zu erhöhen.It gives a tension in the design of data storage systems between an increase the track density, which typically requires denser servo die patterns, and the loss of the storage area as a result of the provision from servo information with elevated Densities. It is desirable additional Servo information without the area of the data storage surface, which for the actual Storage of data is intended to reduce. With others Words it is desirable the storage density without increase overhead, required for accurate saving and reading out of Information, increase.

11 zeigt die Differenzen zwischen einer genauen Positionssteuerung während eines Schreibbetriebs und einer schlechteren Positionssteuerung während eines Schreibbetriebs, so wie dies beispielsweise für einen Datenblock auftreten könnte, der von einem Sektor Servokeil weg verschoben ist, wenn die Platte einer Vibration ausgesetzt wird. Die Figur einen Datenblock innerhalb einer gut geschriebenen Spur 90, wo die geschriebenen Daten symmetrisch um die Mittellinie der Spur herum angeordnet sind. Die Schreibbreite der Spur (TW) ist symmetrisch innerhalb des Abstands angeordnet, der für die Spur TP zugelassen wird. Für eine gut geschriebene Spur 90, so wie dies dargestellt ist, erfasst ein Lesekopf, der auf einer Spur zentriert ist, ein Lesegebiet 92, welches innerhalb der auf der Spur gespeicherten Daten mit guten Rändern positioniert ist, zwischen dem Lesegebiet 92 und den Kanten des beschriebenen Spurgebiets. Die Spuranordnung könnte zum Beispiel einen Spurabstand TP von 1,0 μm, eine Schreibbreite TW von 0,8 μm und eine Lesebreite 92 von 0,6 μm illustrieren. 11 Figure 12 shows the differences between accurate position control during a write operation and worse position control during a write operation, as might occur, for example, for a data block shifted from a sector servo when the disk is subjected to vibration. The figure is a data block within a well written track 90 where the written data is symmetrically arranged around the centerline of the track. The writing width of the track (TW) is arranged symmetrically within the distance allowed for the track TP. For a well-written track 90 As illustrated, a read head centered on a track detects a read area 92 which is positioned within the well-stored data on the track, between the reading area 92 and the edges of the described track area. The track arrangement could, for example, have a track pitch TP of 1.0 μm, a write width TW of 0.8 μm, and a read width 92 of 0.6 μm.

Im Gegensatz zu der gut geschriebenen Spur 90, wird die schlecht beschriebene Spur 94 einer schlechten Positionssteuerung und einer mechanischen Störung unterzogen. Der Pfad der schlecht beschriebenen Spur verändert sich innerhalb des Spurabstands in einer unregelmäßigen Weise. Es ist möglich, dass ein derartiger unregelmäßiger Schreibpfad ausreichend fehlausgerichtet ist, so dass die Lesebreite teilweise weg von dem beschriebenen Gebiet ist, wie bei 94 angezeigt. Eine derartige Fehlausrichtung verringert die Qualität der ausgelesenen Daten und kann zu Lesefehlern führen. Um dieses Problem zu vermeiden, wird herkömmlicher Weise die Größe der Schreibbreite relativ zu der Lesebreite erhöht. Ein anderer Fehler, der bei 96 in 11 angedeutet ist, tritt auf, wenn ein Schreibkopf zu einem ausreichenden Ausmaß fehlausgerichtet wird, um das beschriebene Gebiet einer benachbarten Spur zu überschreiben. Ein derartiger Fehler ist extrem unerwünscht und wird durch Erhöhen des Spurabstands vermieden.Unlike the well written track 90 , becomes the badly described track 94 poor position control and mechanical failure. The path of the poorly written track changes within the track pitch in an irregular manner. It is possible that such an irregular write path is sufficiently misaligned that the read width is partially away from the described area, as in FIG 94 displayed. Such misalignment reduces the Quality of the data read out and can lead to read errors. To avoid this problem, conventionally, the size of the writing width is increased relative to the reading width. Another mistake with 96 in 11 is indicated, occurs when a write head is misaligned to a sufficient extent to overwrite the described area of an adjacent track. Such an error is extremely undesirable and is avoided by increasing the track pitch.

Jeder der potentiellen Fehler, die in 11 dargestellt sind, wird herkömmlicher Weise durch Erhöhung der Beabstandung zwischen Strukturen innerhalb der Spur adressiert. Deshalb können Verbesserungen bei der Kopfpositionierungsgenauigkeit signifikante Faktoren bei der Verbesserung der Dichte von Spuren und der aufgeschriebenen Information sein.Each of the potential mistakes in 11 are conventionally addressed by increasing the spacing between structures within the track. Therefore, improvements in head positioning accuracy can be significant factors in improving the density of tracks and written information.

Die voranstehende Diskussion hat Aspekte des Servos und anderer informationsmäßigen Strukturen, die auf den Magnetplattenlaufwerken vorgesehen werden, und wie diese Information verwendet wird, aufgeführt. Mit diesem dargestellten Hintergrund kehrt die Diskussion nun auf Steuersysteme für magnetische Speicherplattenlaufwerke und wie unterschiedliche beobachtbare Variablen in derartigen Systemen verwendet werden, zurück. Üblicherweise werden die Positionsfehlersignale (Position Error Signals; PES), die zum Steuern der Position des Lese- und Schreibkopfes in Bezug auf die Spurposition beobachtet werden, als speziell vorgesehene Servomuster abgeleitet. Insbesondere wird eine Feinpositionssteuerung durch Ableiten von PES aus den A, B, C, D Servo-Burst-Mustern, die in den 9A & 9B dargestellt sind, durchgeführt. Die Positionsfehlersignale, die bei der Translation des Lesekopfes über die A, B, C, D Servo-Burst-Muster erfasst werden, verändern sich linear um Null herum und stellen somit sowohl die Größe als auch die Richtung von Korrekturen bereit, die für die Position des Kopfes durchgeführt werden sollen. Hierbei sind die erfassten Positionsfehlersignale die beobachtbaren Variablen, die zum Steuern der Position des Kopfes in Bezug auf Datenspur verwendet werden können. Wie voranstehend unter Bezugnahme auf die 10 und 11 beschrieben, ist jedoch die Steuerung in Übereinstimmung mit der herkömmlichen Servoinformation nicht vollständig ausreichend, um die gegenwärtigen und angenommenen Erfordernisse für magnetische Speichersysteme zu erfüllen. Alternative Steuerstrategien sind wünschenswert.The foregoing discussion has listed aspects of the servo and other informational structures provided on the magnetic disk drives and how this information is used. With this background presented, the discussion now reverts to control systems for magnetic disk drives and how different observable variables are used in such systems. Typically, Position Error Signals (PES), which are monitored to control the position of the read and write heads with respect to the track position, are derived as dedicated servo patterns. In particular, fine position control is performed by deriving PES from the A, B, C, D servo burst patterns included in the 9A & 9B are shown carried out. The position error signals detected during translation of the read head via the A, B, C, D servo burst patterns change linearly around zero, thus providing both magnitude and direction of corrections for the position of the head should be performed. Here, the detected position error signals are the observable variables that can be used to control the position of the head relative to the data track. As described above with reference to the 10 and 11 however, the control in accordance with the conventional servo information is not fully sufficient to meet the current and assumed requirements for magnetic memory systems. Alternative control strategies are desirable.

Das U.S. Patent No. 5233487 von Christensen et. al. bezieht sich auf Magnetplattenlaufwerke und die Steuerung der Kopfposition in Bezug auf eine Spur unter Verwendung einer hinsichtlich des Absolutwerts beobachtbaren Variablen für das Steuersystem. Das Christensen Patent beschreibt ein Plattenlaufwerk, welches periodisch Datenlese- und Schreiboperationen unterbricht, um eine Kalibrierung des optimalen Kopfversatzes in Bezug auf eine Datenspur für Datenschreiboperationen auszuführen. Die Kalibrierung geht vor sich, indem ein Lesekopf über die Spur durch einen Bereich von beabsichtigten Fehlausrichtungen in Bezug auf die Spur translatorisch bewegt wird. Daten werden an den absichtlich viel ausgerichteten Positionen gelesen und die Fehler, die beim Lesen von der Spur auftreten, werden als eine Funktion der fehlausgerichteten Position erhalten. Fehlerraten werden durch Erfassen von Blöcken von Daten und dann durch Anwenden des standardmäßigen Datenblock-Fehlerkorrekturverfahrens unter Verwendung der ECC Schaltungsanordnung des Plattenlaufwerks in Bezug auf die ECC-daten die mit den auf der Platte gespeicherten Daten codiert sind. Das Plattenlaufwerk erfasst an welcher Spurposition und somit bei welchem Niveau einer absichtlichen Fehlausrichtung die beobachtete Fehlerrate bestimmte Zielfehlerraten mit einer bekannten Assoziation zu bekannten Spurpositionen übersteigt. Dies erlaubt, dass die Charakteristiken des arbeitenden Plattenlaufwerkes mit bekannten Standards verglichen werden.The U.S. Patent No. 5233487 by Christensen et. al. refers to Magnetic disk drives and the control of the head position in relation on a track using an absolute value observable variables for the tax system. The Christensen patent describes a disk drive, which periodically interrupts data read and write operations, to calibrate the optimal head offset with respect to a Data track for Perform data write operations. The calibration is done by a read head on the Trace through a range of intended misalignments in With respect to the track is translationally moved. Data will be sent to the deliberately read many aligned positions and the errors which occur when reading from the track are considered a function get the misaligned position. Error rates are going through Capture blocks of data and then by applying the standard data block error correction method using the ECC circuitry of the disk drive in terms of ECC data with those stored on the disk Data are encoded. The disk drive detects at which track position and thus at what level of deliberate misalignment the observed error rate determines certain target error rates with a known one Association with known track positions exceeds. This allows that the characteristics of the working disk drive with known ones Standards are compared.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Zielfehlerraten (in 2 des Patents von Christensen angedeutet) Absolutwert-Funktionen sind. An sich zeigen die Zielfehlerraten, die in dem System des Patents von Christensen abgeleitet werden, nicht die Richtung an, in der der Kopf in Bezug auf die Datenspur fehlausgerichtet ist. Das Vorzeichen der Fehlausrichtung ist durch das Steuersystem wegen der beabsichtigten Positionierung des Lesekopfs bekannt, größtenteils in der gleichen Weise, wie ein Zittern (Dither) verwendet werden kann, um eine bekannte Richtung für eine Korrektur innerhalb eines hinsichtlich absolutwerten beobachtbaren Steuersystems zu erzeugen.It should be noted that the target error rates (in 2 of the Christensen patent) are absolute value functions. As such, the target error rates derived in the system of the Christensen patent do not indicate the direction in which the head is misaligned with respect to the data track. The sign of misalignment is known by the control system because of the intended positioning of the read head, much in the same way that dithering can be used to create a known direction for correction within an absolute-observable control system.

Die Spurpositionen, die unter Verwendung des Verfahrens des Patents von Christensen erfasst werden, können verwendet werden, um eine Spurmittenposition zu berechnen, die durch Anwendung einer gesteuerten Versetzungsspannung erzielte relative Bewegung neu zu kalibrieren, und einen optimalen Versatz zum Lesen von Daten aus der und zum Schreiben von Daten an die Spur einzurichten. In dieser Weise führt das Patent von Christensen eine Servosteuerfunktion unter Verwendung von anderer Information als des Servokeils und der Servo-Burst-Information, die in den 9A und 9B dargestellt ist, aus. Insbesondere führt das Christensen Patent eine Servosteuerung unter Verwendung von Fehlerinformation aus, die aus Randbedingungen abgeleitet wird, die zu Blöcken von auf der Platte gespeicherten Daten gehören. Das Verfahren des Patents von Christensen erlaubt jedoch nicht eine Ableitung von Positionsfehlersignalen auf einer kontinuierlichen Basis oder während gerade Daten von der magnetischen Speicherplatte extrahiert werden.The track positions detected using the method of the Christensen patent can be used to calculate a track pitch position, to recalibrate the relative motion obtained by applying a controlled offset voltage, and to provide an optimal offset for reading data from and to Write data to the track set up. In this way, the Christensen patent provides a servo control function using information other than the servo wedge and the servo burst information included in the 9A and 9B is shown off. In particular, the Christensen patent executes servo control using error information derived from constraints associated with blocks of data stored on the disk. The procedure of However, Christensen's patent does not allow derivation of position error signals on a continuous basis or while data is being extracted from the magnetic disk.

Das Patent von Christensen führt Servofunktionen unter Verwendung einer beobachtbaren Variablen aus, einer Bitfehlerrate, die aus ECC Operationen für Datenblöcke abgeleitet wird, die nur eine Absolutwert-Information in Bezug auf den Positionsfehler bereitstellt. Andererseits erfordert die Praxis des Verfahrens des Patents von Christensen die Verwendung einer Kopf-zu-Spur Versetzung, die viele Probleme gemeinsam mit dem Zittern hat und somit nicht verwendet werden kann, wenn Daten gesammelt werden. Es ist wünschenswert, ein Verfahren und ein System bereitzustellen, welches in der Lage ist, eine Absolutwert-Information zu verwenden, um eine Steuerfunktion auszuführen.The Patent by Christensen leads Servo functions using an observable variable, a bit error rate derived from ECC operations for data blocks that only provides absolute value information regarding the position error. On the other hand, the practice of the method of the patent requires Christensen used a head-to-track displacement, many of them Has problems with the shaking and therefore not used can be when data is collected. It is desirable to provide a method and system capable of is to use an absolute value information to a control function perform.

WO 99/36907 beschreibt ein Plattenlaufwerksystem mit einer Servoschaltung, die ein Fehlersignal für eine vorhergesagte Position (Position Error Signal; PES) als eine Approximation des tatsächlichen PES erzeugt und dann eine Kopfposition durch eine Summation des tatsächlichen PES mit dem vorhergesagten PES steuert. Das tatsächliche PES wird nominell als nicht linear über einem Abschnitt der Breite einer gewählten Spur charakterisiert.WHERE 99/36907 describes a disk drive system with a servo circuit, which is an error signal for one predicted position (PES) as an approximation of the actual PES generates and then a head position by a summation of the actual Controls PES with the predicted PES. The actual PES is nominally called not linear over characterized by a portion of the width of a selected track.

Die EP 0 298 475 beschreibt ein Rückkopplungssteuersystem für eine Magnetkopf-Positionierung, die mathematische Algorithmen verwendet, um einen Nachverfolgungsfehler als Folge von Rauschen oder einer Plattenzerstörung zu kompensieren. Das System umfasst eine Vorhersageeinheit (Prediktor) zum Erzeugen eines vorhergesagten Ansteuersignals in Übereinstimmung mit früheren Kopfansteuersignalen, die in einem Speicher gespeichert sind.The EP 0 298 475 describes a magnetic head positioning feedback control system that uses mathematical algorithms to compensate for tracking error due to noise or disk destruction. The system comprises a prediction unit (predictor) for generating a predicted drive signal in accordance with previous head drive signals stored in a memory.

Die EP 0 331 189 beschreibt ein Positionserfassungsverfahren, bei dem die Position eines sich bewegenden Körpers auf Grundlage von zweiphasigen periodischen Wellen mit einer Phasendifferenz kleiner als eine Periode erfasst wird. Das Verfahren erzeugt eine groß abgeschätzte Position und eine fein abgeschätzte Position und korrigiert einen Fehler als Folge einer Hysterese an dem Startpunkt der grob abgeschätzten Position durch Verwendung der Beziehung zwischen den grob abgeschätzten und fein abgeschätzten Positionen.The EP 0 331 189 describes a position detecting method in which the position of a moving body based on two-phase periodic waves having a phase difference smaller than one period is detected. The method generates a highly estimated position and a finely estimated position and corrects an error due to hysteresis at the rough estimated position starting point by using the relationship between the roughly estimated and finely estimated positions.

Die US 4 217 612 beschreibt ein Servosystem für ein Magnetplattenlaufwerk, bei dem Aufzeichnungen auf der Magnetplatte mit Datensignalen und mit verschachtelten Servosignalen ausgeführt wird. Ein erstes Positionsfehlersignal wird aus den Servosignalen erhalten und ein zweites Positionsfehlersignal wird durch einen Spurinkrementgenerator bereit gestellt. Das erste und das zweite Fehlersignal werden aufsummiert, um ein kombiniertes Positionsfehlersignal zu erzeugen.The US 4,217,612 describes a servo system for a magnetic disk drive in which recordings on the magnetic disk are carried out with data signals and interleaved servo signals. A first position error signal is obtained from the servo signals, and a second position error signal is provided by a track increment generator. The first and second error signals are summed to produce a combined position error signal.

Die US 4 166 282 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Positionieren eines Bi-Spalt-Wandlers relativ zu einer gewählten Spur auf einer Magnetplatte. „Servobits", die eine Kopfpositionierungsinformation bereitstellen, und „Arbeitsbits" können beide entlang einer gegebenen Spur aufgezeichnet werden. Sobald der Bi-Spalt-Kopf entlang einer gegebenen Spur bewegt wird, wird ein Spalt mit den Servobits ausgerichtet und der andere mit den Arbeitsbits. Die Phase der Servosignalwerte zeigt den Grad einer Kopfausrichtung an.The US 4,166,282 describes a method and apparatus for positioning a bi-gap converter relative to a selected track on a magnetic disk. "Servo bits" providing head positioning information and "working bits" may both be recorded along a given track. Once the bi-gap head is moved along a given track, one gap is aligned with the servo bits and the other with the work bits. The phase of the servo signal values indicates the degree of head alignment.

Die US 5 966 264 beschreibt ein Zwei-Frequenz-Servopositions-Fehlererfassungsmuster. Das Servomuster weist Bursts auf, die aus zwei Frequenzen konstruiert sind, die orthogonal – d.h. um 90° phasenverschoben – sind und die so angeordnet sind, dass beide Frequenzen gleichzeitig erfasst werden, um eines von drei Phasensignalen zu bilden und ein Positionsfehlererfassung-(PES)-Signal bereitzustellen. Von dem dreiphasigen PES-Signal wird ausgesagt, dass es ausreichend ist, um im wesentlichen die gleiche Information bereitzustellen, die durch eine herkömmliches Quad-Burst-Servomuster bereit gestellt wird und deshalb nur drei Typen von Servo-Bursts A, B und C für das zu Grunde liegende Tri-Burst-Servomuster benötigt werden, wobei etwas beseitigt wird, welches ansonsten die D-Muster-Bursts für ein Quadratur-Servomuster sein würde, wodurch die Plattenoberfläche, die für das Tri-Burst-Servomuster benötigt wird, um 25% verringert wird.The US 5,966,264 describes a two-frequency servo position error detection pattern. The servo pattern has bursts that are constructed of two frequencies that are orthogonal - ie, 90 ° out of phase - and that are arranged to capture both frequencies simultaneously to form one of three phase signals and to detect a position error detection (PES). Signal to provide. The three-phase PES signal is said to be sufficient to provide substantially the same information provided by a conventional quad-burst servo pattern and therefore only three types of servo bursts A, B and C for the present invention underlying tri-burst servo patterns are needed, eliminating something that would otherwise be the D-pattern bursts for a quadrature servo pattern, reducing the disk surface area required for the tri-burst servo pattern by 25%. is reduced.

EP 0 690 442 beschreibt ein Spurnachfolge-Servosteuersystem in einer Speichereinrichtung für magnetische Medien. die eine Kopfpositionsinformation aus einem oder mehreren speziell strukturierten Servospuren ableitet. Die Servomuster sind aus magnetischen Übergängen gebildet, die an mehr als einer azimuthalen Orientierung in einer Servospur aufgezeichnet sind, so dass das Timing der aus dem Lesen des Servomusters an irgend einem Punkt auf dem Muster ausgelesenen Servopositions-Signalimpulse sich kontinuierlich verändert, wenn der Kopf über die Breite der Servospur bewegt wird. Das Timing von Impulsen, die durch den Servolesekopf gelesen werden, wird decodiert, um ein Geschwindigkeits-invariantes Positionssignal bereitzustellen, welches von dem Servosystem verwendet wird, um die Datenköpfe über den gewünschten Datenspuren auf dem Speichermedium zu positionieren. Das Servomuster ist gebildet aus einer sich wiederholenden zyklischen Sequenz, die azimuthale Orientierungen mit zwei unterschiedlichen Übergängen enthält. Das Muster kann gerade Übergänge umfassen, die im wesentlichen senkrecht zu der Länge der Spur sind, alternierend mit azimuthal geneigten oder schrägen Übergängen. Das heißt, die azimuthal geneigten Übergänge erstrecken sich über die Breite einer Spur unter einem Winkel zu der Kopfbewegungsrichtung. EP 0 690 442 describes a tracking servo control system in a magnetic media storage device. which derives head position information from one or more specially structured servo tracks. The servo patterns are formed of magnetic transitions recorded in more than one azimuthal orientation in a servo track so that the timing of the servo position signal pulses read from reading the servo pattern at any point on the pattern continuously changes as the head transitions the width of the servo track is moved. The timing of pulses read by the servo read head is decoded to provide a velocity invariant position signal which is used by the servo system to sweep the data heads over the desired data pulse to position on the storage medium. The servo pattern is formed of a repeating cyclic sequence containing azimuthal orientations with two different transitions. The pattern may comprise straight transitions that are substantially perpendicular to the length of the track, alternating with azimuthally inclined or oblique transitions. That is, the azimuthally inclined transitions extend across the width of a track at an angle to the direction of head movement.

Die US 4 048 660 beschreibt ein Servosignalmuster, welches erste und zweite Gruppen von Servosignalen umfasst, die transversal ausgerichtet sind, um Lokalisierungslinien auf einer Magnetplatte nachzuverfolgen. Die Servosignalgruppen sind longitudinal entlang der Linien beabstandet. Ein Servosignal in jeder der Gruppen weist zu den Linien eine transversale Erstreckung von ungefähr dem Abstand von benachbarten der Lokalisierungslinien auf und mit unterschiedlichen Längen oder Dauern entlang der Länge der Linien. Servosignale mit kürzeren Längen sind vorzugsweise longitudinal benachbarte Signale von längeren Längen in den jeweiligen Gruppen. Bestimmte Servosignale stoßen an wenigstens eine der Lokalisierungslinien an, während andere Servosignale auf anderen Lokalisierungslinien zentriert sind. Die Servoblöcke können unterschiedliche Frequenzen oder Korrelationsmuster aufweisen.The US 4,048,660 describes a servo signal pattern that includes first and second sets of servo signals that are transversely aligned to track localization lines on a magnetic disk. The servo signal groups are spaced longitudinally along the lines. A servo signal in each of the groups has a transverse extent to the lines about the distance from adjacent ones of the locating lines and having different lengths or lengths along the length of the lines. Servo signals having shorter lengths are preferably longitudinally adjacent signals of longer lengths in the respective groups. Certain servo signals abut at least one of the localization lines, while other servo signals are centered on other localization lines. The servo blocks may have different frequencies or correlation patterns.

ZUSAMMENFASSUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENSUMMARY THE PREFERRED EMBODIMENTS

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Steuern wenigstens eines Aspektes eines Systems auf Grundlage einer beobachtbaren Variablen bereitzustellen, die entweder für sowohl positive als auch negative Variationen um einen nominellen oder Zielwert ansteigt oder für sowohl positive und negative Veränderungen um den nominellen oder Zielwert herum abfällt. Eine derartige beobachtbare Variable weist die Eigenschaft auf, dass ein Wert der beobachtbaren Variablen auf zwei oder mehr Werte einer Variablen, die den gesteuerten Aspekt des Systems darstellt, abgebildet ist Eine derartige beobachtbare Variable wird hier als eine Absolut-Variable identifiziert und das System als ein Absolutwert-System.It It is an object of the present invention to provide a method of controlling at least one aspect of a system based on an observable one Provide variables that are either positive for both negative variations increase by a nominal or target value or for both positive and negative changes falls around the nominal or target value. Such an observable one Variable has the property that a value of the observable Variables on two or more values of a variable that is controlled Aspect of the system depicted is such an observable one Variable is identified here as an absolute variable and that System as an absolute value system.

Aspekte der vorliegenden Erfindung stellen eine Servosteuervorrichtung und ein Verfahren bereit, die verbindet werden können, um ein Absolutwert-System auf Grundlage einer hinsichtlich des Absolutwerts beobachtbaren Variablen zu steuern. Ein beobachteter Wert von einer derartigen „Absolutwert"-Variablen könnte entweder einer positiven oder negativen Versetzung der gesteuerten Variablen von ihrem nominellen Wert entsprechen. Die Möglichkeit einer Abbildung des beobachteten Werts auf zwei unterschiedliche Verschiebungen bzw. Versetzungen macht es schwierig, das System zu steuern. Dies liegt daran, weil der Wert der beobachteten Variablen nicht die Richtung anzeigt, in der die gesteuerte Variable eingestellt werden sollte, um die gesteuerte Variable näher auf ihren nominellen Wert zu bewegen. Aspekte der vorliegenden Erfindung erlauben eine Steuerung von Systemen wenigstens teilweise unter Verwendung einer beobachtbaren Variablen, die Absolutwert-Charakteristiken in Bezug auf die gesteuerte Variable aufweist.aspects of the present invention provide a servo control device and a method that can be combined to form an absolute value system based on an absolute value observable To control variables. An observed value of such an "absolute value" variable could be either a positive or negative displacement of the controlled variables of their nominal value. The possibility of a picture of the observed value on two different shifts or Offsets make it difficult to control the system. This is because the value of the variables observed is not the direction indicates in which the controlled variable should be set, closer to the controlled variable to move to their nominal value. Aspects of the present invention allow control of systems at least partially below Using an observable variable, the absolute value characteristics with respect to the controlled variable.

Ein bevorzugter Aspekt eines Systems in Übereinstimmung mit der Erfindung beobachtet einen Wert, der beobachtbaren Variablen und das System bildet diesen Wert auf zwei mögliche Verschiebungen bzw. Versetzungen entsprechend zu dem beobachteten Wert ab. Zwei Abschätzeinheiten werden bereit gestellt, wobei jeder Abschätzer dafür ausgelegt ist, um den gegenwärtigen oder zukünftigen Zustand des Systems auf Grundlage eines Satzes von Eingangswerten, einschließlich der Versetzung, vorherzusagen. Die erste Abschätzungseinheit (der erste Abschätzer) nimmt einen der möglichen Verschiebungen als einen Eingang. Der zweite Abschätzer nimmt den anderen der möglichen Verschiebungen als einen Eingang. Beide Abschätzer werden verwendet, um Werte der beobachteten Variablen vorherzusagen, nachdem das System durch ein Zeitintervall gegangen ist. Die Absolutwerte der beobachtbaren Variablen, die durch die Abschätzer vorhergesagt werden, werden mit einem oder mehreren neu beobachteten Werten der beobachtbaren Variablen verglichen, um zu bestimmen, welcher Abschätzer die richtige Annahme hinsichtlich des Vorzeichens oder der Richtung der anfänglichen Verschiebung darstellt. Steuerfunktionen werden vorzugsweise unter Verwendung des Vorzeichens und der Verschiebung ausgeführt, die bei dieser Operation als richtig identifiziert werden.One preferred aspect of a system in accordance with the invention observes a value, the observable variable and the system make this value for two possible ones Shifts or dislocations corresponding to the observed Value off. Two estimation units are provided, with each appraiser being designed to match the current or future State of the system based on a set of input values, including the transfer, predict. The first estimator (the first estimator) takes one of the possible Shifts as an input. The second appraiser takes the other of the possible Shifts as an input. Both appraisers are used to values predict the observed variable after the system has passed through a time interval has gone. The absolute values of the observable Variables by the appraiser be predicted to be re-observed with one or more Values of the observable variables compared to determine which appraiser the correct assumption regarding the sign or the direction of the initial Represents displacement. Control functions are preferably under Use of the sign and the offset executed be identified as correct in this operation.

Weiter bevorzugt wird der unrichtige Abschätzer auf den Zustand des richtigen Abschätzers zurückgesetzt, nachdem das Vorzeichen oder die Richtung der Versetzung vorhergesagt worden ist.Further the wrong estimator is preferred to the condition of the right one Appraiser reset after the sign or the direction of the displacement predicted has been.

Wenn auf ein Positionssteuersystem für ein Objekt angewendet, beobachtet eine bevorzugte Ausführungsform des Steuersystems einen Wert eines Positionsfehlersignals und bildet diesen Wert auf zwei potentiell richtige Verschiebungswerte ab. Zwei Abschätzer innerhalb des Steuersystems werden initiiert, einer unter Verwendung von einer der möglichen richtigen Verschiebungen und der andere unter Verwendung der anderen Verschiebung (Versetzung), und die Abschätzer sagen die zukünftige Objektposition und das entsprechende Positionsfehlersignal für jede abgeschätzte zukünftige Position vorher. Ein neues Absolutwert-Positionsfehlersignal wird erfasst und mit dem Absolutwert der zwei abgeschätzten Positionsfehlersignale verglichen. Nach einem ausreichenden Systembetrieb kann das Steuersystem eine Auswahl vornehmen, ob der eine oder der andere der Abschätzer richtig ist. Die richtige Verschiebung, einschließlich von ihrem Vorzeichen, kann als richtig identifiziert und für zukünftige Positionierungsoperationen verwendet werden, vorzugsweise bis das Vorzeichen der Verschiebung des Objektes wieder doppeldeutig wird.When applied to a position control system for an object, a preferred embodiment of the control system observes a value of a position error signal and maps that value to two potentially correct displacement values. Two estimators within the control system are initiated, one using one of the possible correct shifts and the other using the other shift (offset), and the estimators predict the future object position and the corresponding position error signal for each estimated future position. A new absolute value position error The detection signal is detected and compared with the absolute value of the two estimated position error signals. After sufficient system operation, the control system may make a selection as to whether one or the other of the estimators is correct. The correct shift, including its sign, can be identified as correct and used for future positioning operations, preferably until the sign of the object's displacement again becomes ambiguous.

Das Steuerverfahren, das System und die Vorrichtung finden eine besonders vorteilhafte Anwendung in den Plattenlaufwerk-Servosteuersystemen, bei denen das Objekt, das der Positionssteuerung unterzogen wird, der Kopf des Plattenlaufwerks ist. Insbesondere ist der Absolutwert, der beobachtbar ist und der beim Steuern des Signals verwendet wird, ein Signal, das aus den Daten oder den Datensignalen abgeleitet wird, die aus der Speicheroberfläche der Platte innerhalb des Festplattenlaufwerks gelesen werden. Zum Beispiels könnte der beobachtbare Absolutwert eine Fehlerinformationscharakteristik der Daten oder der Datensignale darstellen, die aus der Platte zurückgewonnen werden. Alternativ könnte das beobachtbare Positionsfehlersignal in Übereinstimmung mit einer Randbedingungscharakteristik der Daten oder der Datensignale, die aus der Platte gelesen werden, abgeleitet werden.The Control procedure, the system and the device find a special one advantageous application in the disk drive servo control systems, where the object undergoing positional control is is the head of the disk drive. In particular, the absolute value, which is observable and which is used in controlling the signal a signal derived from the data or the data signals that gets out of the storage surface read the disk inside the hard disk drive. To the Example could the observable absolute value is an error information characteristic represent the data or data signals recovered from the disk become. Alternatively could the observable position error signal in accordance with a boundary condition characteristic the data or data signals read from the disk be derived.

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Steuersystem zur Verwendung bei der Einstellung einer gesteuerten Variablen, die ein zu steuerndes System darstellt, wobei die gesteuerte Variable innerhalb einer beobachtbaren Variablen dargestellt wird und wenigstens zwei Werte der gesteuerten Variablen einem einzelnen Wert der beobachtbaren Variablen entsprechen. Das Steuersystem umfasst eine Signalquelle, die einen ersten und zweiten Wert der beobachtbaren Variablen bereit stellt, den zweiten Wert der beobachtbaren Variablen zeitlich nach dem ersten Wert der beobachtbaren Variablen. Eine Abbildungslogik empfängt den ersten Wert der beobachtbaren Variablen und gibt einen ersten und einen zweiten möglichen Wert der gesteuerten Variablen aus. Zwei Abschätzer sind vorgesehen. Ein erster Abschätzer ist in der Lage, einen zukünftigen Zustand des zu steuernden Systems abzuschätzen, wobei der erste Abschätzer als einen Eingang den ersten möglichen Wert der gesteuerten Variablen nimmt und eine erste Ausgangsvariable, die einen ersten vorhergesagten Wert der beobachtbaren Variablen darstellt, im Ansprechen auf den ersten möglichen Wert der gesteuerten Variablen erzeugt. Ein zweiter Abschätzer ist in der Lage, einen zukünftigen Zustand des zu steuernden Systems abzuschätzen, wobei der zweite Abschätzer als einen Eingang den zweiten möglichen Wert der gesteuerten Variablen nimmt und eine zweite Ausgangsvariable, die einen zweiten vorhergesagten Wert der beobachtbaren Variablen darstellt, im Ansprechen auf den zweiten möglichen Wert der gesteuerten Variablen erzeugt. Eine Bestimmungslogik bestimmt, welche der ersten und zweiten vorhergesagten Werte der beobachtbaren Variablen, genauer dem zweiten Wert der beobachtbaren Variablen, entspricht.One Aspect of the present invention relates to a control system for Use in setting a controlled variable that represents a system to be controlled, wherein the controlled variable is represented within an observable variable and at least two values of the controlled variables a single value of the observable Correspond to variables. The control system includes a signal source, providing a first and second value of the observable variables adjusts the second value of the observable variable in time the first value of the observable variable. An illustration logic receives the first value of the observable variable and gives a first and a second possible Value of the controlled variables. Two appraisers are planned. A first Appraisers is capable of a future state of the system to be controlled, wherein the first estimator as an entrance the first possible Value of the controlled variable takes and a first output variable, the first predicted value of the observable variable represents, in response to the first possible value of the controlled Generates variables. A second appraiser is able to get one future Estimate the state of the system to be controlled, the second estimator as an entrance the second possible Value of the controlled variable takes and a second output variable, the second predicted value of the observable variable represents, in response to the second possible value of the controlled Generates variables. A determination logic determines which of the first and second predicted values of the observable variables, more specifically the second value of the observable variable.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENSUMMARY THE DRAWINGS

Diese und andere Aspekte der vorliegenden Erfindung zusammen mit zahlreichen offensichtlichen Vorteilen, die sich auf die Verwendung beziehen, und eine Praxis dieser Aspekte lassen sich besser unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, die einen Teil der Offenbarung bilden, verstehen.These and other aspects of the present invention along with numerous obvious benefits related to use, and a practice of these aspects can be better understood by reference to understand the drawings that form part of the revelation.

Die Zeichnungen zeigen:The Drawings show:

1 Aspekte eines Abspielsystems für optische Platten; 1 Aspects of an optical disk playback system;

24 die Verwendung eines asymmetrischen Strahls in Kombination mit einem Quadranten-Detektor, um eine beobachtbare Variable zu erzeugen, die sowohl die Größe als auch das Vorzeichen zum Steuern der Position einer Objektivlinse innerhalb des Systems der 1 bereit stellt; 2 - 4 the use of an asymmetric beam in combination with a quadrant detector to produce an observable variable which is both magnitude and sign for controlling the position of an objective lens within the system of the present invention 1 provides;

5 & 6 die Probleme im Zusammenhang mit der Verwendung eines symmetrischen Strahls und eines symmetrischen Detektors zum Erzeugen einer geeigneten beobachtbaren Variablen zum Steuern des Systems der 1; 5 & 6 the problems associated with the use of a symmetrical beam and a symmetric detector to generate a suitable observable variable for controlling the system of 1 ;

7 schematische Aspekte eines Magnetplattenlaufwerks, einschließlich eines Lese- und Schreibkopfes, der auf einem Arm angebracht ist, und der Datenspeicheroberfläche einer Platte; 7 schematic aspects of a magnetic disk drive including a read and write head mounted on an arm and the data storage surface of a disk;

8 Aspekte von Lese- und Schreibelementen eines Kopfes; 8th Aspects of read and write elements of a head;

9A & 9B eine Information, die innerhalb eines Sektor-Servokeils gespeichert wird, und die Beziehung zwischen einem Kopf, der Servoinformation und Datenspuren für Schreib- bzw. Leseoperationen; 9A & 9B information stored within a sector servo wedge and the relationship between a head, the servo information, and data tracks for read operations;

10 Aspekte der Struktur von Datenblöcken innerhalb einer Spur; 10 Aspects of the structure of data blocks within a track;

11 schematisch den Abstand zwischen Spuren und einen Vergleich zwischen gut beschriebenen und schlecht beschriebenen Spuren; 11 schematically the distance between tracks and a comparison between well-described and poorly described tracks;

12A & 12B Aspekte eines Verfahrens zum Identifizieren einer richtigen Korrektur, die im Ansprechen auf ein beobachtetes Positionsfehlersignal anzuwenden ist; 12A & 12B Aspects of a method for identifying a correct correction to be applied in response to an observed position error signal;

13 schematisch zwei unterschiedliche idealisierte Fehlersignale, jeweils bestimmt aus Daten, die auf der Platte gespeichert sind, in Übereinstimmung mit einer Randbedingung innerhalb der gespeicherten Daten. Beide illustrierte Fehlersignale zeigen eine Charakteristik auf, die hier als eine Absolutwert-Beziehung für positive und negative Verschiebungen (Versetzungen) um eine nominelle Position herum bezeichnet wird; 13 schematically two different idealized error signals, each determined from data stored on the disk, in accordance with a constraint within the stored data. Both illustrated error signals exhibit a characteristic referred to herein as an absolute value relationship for positive and negative displacements (dislocations) about a nominal position;

14 empirische Daten, die einem Fehlersignal entsprechen könnten, das auf einem Lesen von Daten aus einer Datenspur mit beabsichtigten Fehlausrichtungen zwischen dem Kopf und der Datenspur abgeleitet wird. Die vertikale Achse stellt ein Fehlersignal multipliziert mit 1.000 dar, die horizontale Achse stellt Abstände in Mikro-Inch, gemessen von einem beliebigen Ursprung in Bezug auf eine Datenspur, dar; 14 empirical data that could correspond to an error signal derived from reading data from a data track with intended misalignments between the head and the data track. The vertical axis represents an error signal multiplied by 1,000, the horizontal axis represents distances in micro-inches measured from any origin with respect to a data track;

15 stellt schematisch den Pfad eines Lesekopfes zu und um eine nominelle Position innerhalb einer Zielspur herum dar; 15 schematically illustrates the path of a read head to and around a nominal position within a target track;

16 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Servosteuersystems in Übereinstimmung mit der Erfindung; 16 a simplified block diagram of a servo control system in accordance with the invention;

17 ein Blockdiagramm der Logikschaltungen innerhalb eines Servosteuersystems, wie beispielsweise desjenigen, das von einem Plattenlaufwerk verwendet wird, um Signale in Übereinstimmung mit der Erfindung abzuschätzen; 17 a block diagram of the logic circuits within a servo control system, such as that used by a disk drive to estimate signals in accordance with the invention;

18 ein anderes Positionsfehlersignal mit zusätzlicher Information in Bezug auf die Verwendung des Positionsfehlersignalgraphs als eine nicht lineare Abbildung in einem System, welches teilweise in 17 dargestellt ist; 18 another position error signal with additional information related to the use of the position error signal graph as a non-linear map in a system partially in 17 is shown;

19 einen diagrammartigen Plot, der die Beziehung der unterschiedlichen Informationsraten und des Timings, das an der nicht linearen Logik der 17 bereit gestellt wird, zeigt; 19 a diagrammatic plot showing the relationship between the different information rates and the timing of the nonlinear logic of the 17 is provided shows;

20 Aspekte eines Steuersystems und eines Servomechanismus konsistent mit dem System, das in dem Blockdiagramm der 17 gezeigt ist; 20 Aspects of a control system and a servomechanism consistent with the system described in the block diagram of 17 is shown;

21 einen Vergleich eines tatsächlichen Positionsfehlersignals mit dessen Abschätzung, als eine Funktion der Zeit, erzeugt durch die Logikschaltung, die in Blockdiagrammform in 17 gezeigt ist; 21 a comparison of an actual position error signal with its estimation, as a function of time generated by the logic circuit shown in block diagram form in FIG 17 is shown;

22 als eine Funktion der Zeit während und nach einer Impulsstörung, das Positionsfehlersignal mit und ohne dem abgeschätzten Positionsfehlersignal und Steuerfunktionen einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 22 as a function of time during and after a pulse disturbance, the position error signal with and without the estimated position error signal and control functions of one embodiment of the present invention;

23 als eine Funktion der Zeit während und nach einem Suchbetrieb, das Positionsfehlersignal mit und ohne dem abgeschätzten Positionsfehlersignal und Steuerfunktionen einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 23 as a function of time during and after a seek operation, the position error signal with and without the estimated position error signal and control functions of one embodiment of the present invention;

24 Aspekte einer Lesekanalschaltung in Übereinstimmung bevorzugter Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 24 Aspects of a read channel circuit in accordance with a preferred embodiment of the present invention;

25 Aspekte einer Datendecodierung innerhalb eines Decoders des Viterbi oder ähnlichen Trellis-Typ. 25 Aspects of data decoding within a decoder of the Viterbi or similar trellis type.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

Die vorliegende Erfindung stellt ein Steuerverfahren, ein System und eine Vorrichtung bereit, die in der Lage sind, ein Absolutwert-System unter Verwendung einer hinsichtlich des Absolutwerts beobachtbaren Variablen als eine Eingangsvariable zu steuern. Wie hier verwendet, ist eine hinsichtlich des Absolutwerts beobachtbare Variable eine derartige, bei der die Variable für positive als auch negative Veränderungen um einen nominellen oder Zielwert entweder ansteigt oder abfällt. Ein ausreichend großer Wert, der hinsichtlich des Absolutwerts beobachtbaren Variablen zeigt eine zu korrigierende Verschiebung bzw. Versetzung an, könnte aber eine positive Verschiebung oder eine negative Verschiebung darstellen. Steuerfunktionen auf Grundlage der beobachtbaren Variablen berücksichtigen vorzugsweise den Mangel des Vorzeichens oder die Richtungsanzeige für die durchzuführende Korrektur.The present invention provides a control method, system, and apparatus capable of controlling an absolute value system using an absolute value observable variable as an input variable. As used herein, one is in terms of the absolute value such variable, where the variable either rises or falls by a nominal or target value for positive as well as negative changes. A sufficiently large value, the variable observable in terms of the absolute value, indicates a displacement to be corrected but could represent a positive displacement or a negative displacement. Control functions based on the observable variables preferably take into account the lack of sign or the direction indication for the correction to be made.

Eine sehr kurze Einleitung ist hier nützlich, um ein Arbeitsrahmenwerk zur Illustration von Aspekten der vorliegenden Erfindung bereit zu stellen.A very short introduction is useful here a work framework to illustrate aspects of the present Invention to provide.

Steuersysteme beinhalten Modelle, entweder implizite oder explizite, darüber, wie das System, welches gerade gesteuert wird, auf Eingangsdaten reagiert. Z.B. umfassen die meisten Steuersysteme für magnetische Speicherplattenlaufwerke ein explizites Modell des Plattenlaufwerks, das vorhersagt, wie sich die Position eines Lesekopfes im Ansprechen auf eine Anlegung einer bestimmten Spannung an ein Stellglied ändert. Das Plattenlaufwerk-Steuersystem bestimmt, wie der Kopf des Plattenlaufwerks zu bestimmen ist, indem unter Verwendung eines Modells des Plattenlaufwerks und des Ansprechverhaltens des Stellglieds vorhergesagt, d.h. berechnet wird, wie viel Spannung an das Stellglied angelegt werden sollte, um den Kopf an seine gewünschte Position zu bewegen. Das Modell verwendet den Zustand des Plattenlaufwerks, wie beispielsweise die gegenwärtige Position des Kopfs, sowie Aspekte der Geschichte des Plattenlaufwerks, und empfängt Eingangsdaten über die Änderungen, die an dem Plattenlaufwerk durchgeführt werden sollen. Aus dieser Information sagt das Modell innerhalb des Steuersystems des Plattenlaufwerks das Systemverhalten vorher.control systems Include models, either implicit or explicit, about how the system being controlled is responding to input data. For example, include most magnetic disk drive control systems an explicit model of the disk drive that predicts how the position of a read head in response to an application a certain voltage to an actuator changes. The disk drive control system Determines how to determine the head of the disk drive by putting under Using a model of the disk drive and the response the actuator is predicted, i. it is calculated how much tension should be applied to the actuator to the head to its desired position to move. The model uses the state of the disk drive, such as the current one Position of the head, as well as aspects of the history of the disk drive, and receives input data about the changes, to be performed on the disk drive. From this Information says the model within the control system of the disk drive the system behavior before.

Diese Diskussion bezieht sich auf Abschätzer, die den zukünftigen oder gegenwärtigen Zustand eines Systems auf Grundlage eines Modells des gegenwärtigen oder zukünftigen Systemverhaltens vorhersagen oder abschätzen können. Es ist zweckdienlich, einen Abschätzer so zu betrachten, dass er einen Zustand eines Systems auf Grundlage eines Modells des Systems, der Geschichte des Systems und der Eingänge an das System abschätzt oder vorhersagt, aber Veränderungen von diesem Rahmenwerk sind möglich. In dem technischen Gebiet wird bei dieser Diskussion genauer auf Zustandsabschätzer Bezug genommen, dahingehend dass der Abschätzer verschiedene Charakteristiken eines Systems vorhersagt, die zusammengenommen genau ein System beschreiben. Durchschnittsfachleute in dem technischen Gebiet der Regelungstechnik werden erkennen, dass der Ausdruck „Beobachter" („Observer") manchmal austauschbar mit dem Ausdruck Abschätzer verwendet wird. Die folgende Beschreibung beschreibt die Steuerlogik, die zwei geringfügig andere Abschätzer verwendet. Zum leichteren Verständnis kann angenommen werden, dass jeder Abschätzer das gleiche Modell des Systems, die gleichen Eingangsdaten, die das beobachtete Systemverhalten darstellen, und größtenteils die gleiche frühere Geschichte des Systems verwendet. Die zwei Abschätzer umfassen jeweils geringfügig andere Annahmen darüber, was passiert ist und was in dem System, welches sich unter einer Steuerung befindet, passiert. Durch Vergleichen der Abschätzungen des Systemverhaltens, das durch diese zwei Abschätzer dargestellt wird, mit dem tatsächlich beobachteten verhalten des Systems, kann die Steuerlogik bestimmen, welcher der zwei Abschätzer die genauere Beschreibung des Systems enthalten hat. Das Steuersystem kann dann Systemcharakteristiken auf Grundlage der abgeschätzten Vorzeichen- und Verschiebeinformation einstellen.These Discussion refers to appraisers who are the future ones or present State of a system based on a model of the current or future Predict or estimate system behavior. It is useful an appraiser so consider that it is based on a state of a system a model of the system, the history of the system and the inputs to the system System estimates or predicts, but changes from this framework are possible. In the technical field becomes more detailed in this discussion state estimator To the extent that the estimator has different characteristics of a system that together is exactly one system describe. Persons skilled in the art of the Control technology will recognize that the term "observer" ("observer") is sometimes interchangeable with the term estimator is used. The following description describes the control logic, the two slightly other appraisers used. For easier understanding It can be assumed that every appraiser has the same model of Systems, the same input data, the observed system behavior represent, and mostly the same earlier History of the system used. The two appraisers each comprise slightly different ones Assumptions about what happened and what happened in the system under control is happening. By comparing the estimates of system behavior, that through these two appraisers is shown with the actual observed behavior of the system, can determine the control logic, which of the two appraisers the more detailed description of the system has included. The tax system can then determine system characteristics based on the estimated sign and set shift information.

Aspekte der Erfindung werden nun mittels eines Beispiels dargestellt, bei dem die zu steuernde Variable die Verschiebung eines Objekts von dessen nomineller Zielposition ist und die beobachtbare Variable ein Positionsfehlersignal darstellt. Verschiebungen können positiv oder negativ in Bezug auf die nominelle Zielposition sein und das Positionsfehlersignal weist das gleiche Vorzeichen für positive und negative Verschiebungen auf. Ein ausreichend großer beobachteter Wert des Positionsfehlersignals zeigt eine zu korrigierende Verschiebung an, könnte aber eine positive Verschiebung oder eine negative Verschiebung darstellen. Mit anderen Worten, das Positionsfehlersignal weist als eine Funktion der Verschiebung eine Absolutwertcharakteristik auf. Das Positionsfehlersignal kann eine asymmetrische, nicht lineare Beziehung zu der Verschiebung haben, oder kann eine einfachere Beziehung haben. Somit entspricht irgendein beobachtetes Positionsfehlersignal zwei unterschiedlichen möglichen Verschiebungen, wobei die zwei Verschiebungen unterschiedliche Vorzeichen aufweisen und unterschiedliche Größen haben könnten. Systeme mit noch komplizierteren Abbildungen sind möglich und können in einer ähnlichen Weise verarbeitet werden, typischerweise durch Verwendung von zusätzlichen Abschätzern.aspects The invention will now be illustrated by way of example the variable to be controlled the displacement of an object from whose nominal target position is and the observable variable represents a position error signal. Shifts can be positive or negative with respect to the nominal target position and that Position error signal has the same sign for positive and negative shifts. A sufficiently large observed Value of the position error signal shows a shift to be corrected on, could but a positive shift or a negative shift represent. In other words, the position error signal points as a function of the shift, an absolute value characteristic. The position error signal may be an asymmetric, non-linear May have relationship to the shift, or may have a simpler relationship to have. Thus, any observed position error signal corresponds to two different possible Shifts, where the two shifts have different signs and could have different sizes. Systems with even more complicated Pictures are possible and can in a similar Be processed, typically by using additional Appraisers.

In Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Erfindung kann dieses beispielhafte System auf Grundlage des beobachteten Positionsfehlersignals unter Verwendung einer Kenntnis der Abbildung zwischen dem Positionsfehlersignal und der Verschiebung, in Verbindung mit einem Modell des Systems, gesteuert werden. Das Positionsfehlersignal wird bei einem ersten Zeitintervall beobachtet. Das erste Positionsfehlersignal könnte einer positiven Verschiebung +D1 oder einer negativen Verschiebung –D2 des Objekts in Bezug auf dessen nominelle Position entsprechen, so dass eine Mehrdeutigkeit darüber vorhanden ist, in welche Richtung das Objekt zu bewegen ist, um das Objekt an seiner nominellen Zielposition zu platzieren. Die Steuerlogik initiiert ein Paar von Abschätzern, wobei einer annimmt, dass die positive Verschiebung +D1 genau ist, wobei der andere annimmt, dass die negative Verschiebung –D2 genau ist. Je zwei Abschätzer sagen die nächste Position des Objekts bei dem nächsten Zeitintervall vorher. Die Abschätzer sagen auch Werte des Positionsfehlersignals entsprechend zu den vorhergesagten Verschiebungen vorher. Bei dem nächsten Zeitintervall wird das hinsichtlich des Absolutwerts beobachtete Positionsfehlersignal erfasst und dann mit dem Absolutwert der entsprechenden Positionsfehlersignale, die durch die Abschätzer vorhergesagt werden, verglichen. Der Vergleich der Absolutwerte der Positionsfehlersignale, die durch die Abschätzer vorhergesagt werden, mit dem beobachteten Positionsfehlersignal identifiziert vorzugsweise den Abschätzer mit dem richtig angenommenen Vorzeichen oder der richtig angenommenen Richtung der Verschiebung. Steueroperationen werden dann unter Verwendung sowohl der abgebildeten Größe als auch des abgeschätzten Vorzeichens vorgenommen. Vorzugsweise setzt das System den Zustand des anderen Abschätzers zurück, nachdem das Vorzeichen abgeschätzt ist.In accordance with aspects of the present invention, this exemplary system may be controlled based on the observed position error signal using a knowledge of the mapping between the position error signal and the displacement, in conjunction with a model of the system. The position error signal is observed at a first time interval. The first position error signal could correspond to a positive shift + D1 or a negative shift -D2 of the object with respect to its nominal position, so there is ambiguity about which direction the object is to be moved in order to place the object at its nominal target position. The control logic initiates a pair of estimators, one assuming that the positive displacement + D1 is accurate, the other assuming that the negative displacement -D2 is accurate. Each two estimators predict the next position of the object at the next time interval. The estimators also predict values of the position error signal corresponding to the predicted shifts. At the next time interval, the position error signal observed for the absolute value is detected and then compared with the absolute value of the corresponding position error signals predicted by the estimators. The comparison of the absolute values of the position error signals predicted by the estimators with the observed position error signal preferably identifies the estimator with the correctly assumed sign or the correctly assumed direction of the displacement. Control operations are then performed using both the mapped magnitude and the estimated sign. Preferably, the system resets the state of the other estimator after the sign is estimated.

Somit beobachtet das Steuersystem ein anfängliches Positionsfehlersignal entsprechend zu einer Verschiebung. Die Steuerlogik verfolgt, wo das Objekt sein würde, wenn die anfängliche Verschiebung positiv war (Abschätzer 1) und verfolgt, wo das Objekt sein würde, wenn die anfängliche Verschiebung negativ war (Abschätzer 2). Die Abschätzer sagen die Verschiebung des Objekts unter den unterschiedlichen Annahmen hinsichtlich des Vorzeichens der anfänglichen Verschiebung voraus und sagen das Positionsfehlersignal voraus, welches für jede der unterschiedlichen anfänglichen Vorzeichenannahmen beobachtet werden würde, nachdem sich das System entwickelt, so dass das Objekt bei einer neuen Verschiebung sein würde. Der Absolutwert des Positionsfehlersignals wird später für das Objekt beobachtet und mit den entsprechenden Absolutwerten, des Positionsfehlersignals, das durch die zwei Abschätzer vorhergesagt wird, vergleichen. Der Zustandsabschätzer mit dem Positionsfehlersignal, welches näher zu dem gemessenen Absolutwert-Positionsfehlersignal im absoluten Wert ist, wird als der Abschätzer mit dem richtigen Vorzeichen oder der richtigen anfänglichen Verschiebung identifiziert. Der Vergleich kann wiederholt bei nachfolgenden Zeitintervallen durchgeführt werden, bis klar ist, welche der zwei Abschätzer die richtige Annahme über das Vorzeichen der anfänglichen Verschiebung verwendet. Somit wird nach einer ausreichenden Zeit oder nach einer ausreichenden Anzahl von Zeitintervallen in einem diskreten System einer der Abschätzer ein Positionsfehlersignal vorhersagen, welches ausreichend unterschiedlich im Absolutwert von dem beobachteten Positionsfehlersignal ist, das der richtige Abschätzer mit Vertrauen gewählt werden kann. Dies versieht das Steuersystem mit ausreichender Information, um die Position des Objekt einzustellen und das System auf Grundlage einer hinsichtlich des Absolutwerts beobachtbaren Variable zu steuern.Consequently the control system observes an initial position error signal corresponding to a shift. The control logic keeps track of where the object would be if the initial one Shift was positive (estimator 1) and keeps track of where the object would be if the initial one Shift was negative (estimator 2). The appraisers say the displacement of the object under the different assumptions in advance of the sign of the initial shift and predict the position error signal which is for each of the different initial ones Sign assumptions would be observed after the system designed so that the object will be at a new shift would. The absolute value of the position error signal becomes later for the object observed and with the corresponding absolute values, the position error signal, that through the two appraisers predicted, compare. The state estimator with the position error signal which is closer to the measured absolute value position error signal is in absolute value, being considered the appraiser with the correct sign or the right initial one Shift identified. The comparison can be repeated at subsequent Time intervals performed until it is clear which of the two appraisers is the correct supposition about that Sign of the initial Displacement used. Thus, after a sufficient time or after a sufficient number of time intervals in one discrete system one of the appraisers predict a position error signal which is sufficiently different in the absolute value of the observed position error signal is the right appraiser chosen with confidence can be. This provides the control system with sufficient information to adjust the position of the object and the system based on to control a variable observable in terms of the absolute value.

Eine schematische Darstellung eines Prozessablaufs in Übereinstimmung mit dem eben beschriebenen Verfahren wird als Referenz in den 12A und 12B bereit gestellt. Eine Anwendung dieses Steuerverfahrens auf ein optisches Plattensystem, wie dasjenige, das in den 1 & 56 dargestellt, welches ein derartiges ist, dass eine beobachtbare Variable bereitstellt, die eine funktionelle Absolutwert-Beziehung mit der zu steuernden Variablen aufweist, ist leicht ersichtlich. Die Erläuterung von Aspekten der Erfindung diesbezüglich ist in relativ allgemeiner Hinsicht vorgenommen worden, mit Ausnahme davon, dass eine Positionssteuerung eines Objekts angenommen wurde und Aspekte eines zweidimensionalen Systems ebenfalls angenommen wurden. Die Erfindung könnte in anderen Ausführungsformen angewendet werden, einschließlich in einigen, bei denen die gesteuerte Variable nicht eine Position ist und sich nicht direkt auf eine Position bezieht.A schematic representation of a process flow in accordance with the method just described is used as a reference in the 12A and 12B provided. An application of this control method to an optical disk system such as that incorporated in the 1 & 5 - 6 which is such as to provide an observable variable having a functional absolute value relationship with the variable to be controlled is readily apparent. The explanation of aspects of the invention in this regard has been made in a relatively general sense, except that positional control of an object has been assumed and aspects of a two-dimensional system have also been adopted. The invention could be applied in other embodiments, including some in which the controlled variable is not a position and does not directly relate to a position.

Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung ziehen in Erwägung, dass das Steuerverfahren, das System und die Vorrichtung, die hier beschrieben werden, in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet werden könnten. Trotzdem wurden das Steuerverfahren, das System und die Vorrichtung, die hier beschrieben werden, tatsächlich für bestimmte Vorteile entwickelt und weisen bestimmte Vorteile auf, wenn sie in einem Magnetplatten-Laufwerkssystem angewendet werden. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise verwendet werden, um die Position eines Lese- und Schreibkopfs in Bezug auf eine vorgegebene Position oder in Bezug auf eine Spur oder andere Sätze von Datenspeicherstellen zu steuern. Weiter vorzugsweise führen diese Ausführungsformen Steuerfunktionen wenigstens teilweise unter Verwendung eines beobachtbaren Maßes des zu steuernden Systems, einem Signal, das aus Randbedingungen oder einer Fehlerinformationscharakteristik von auf dem Festplattenlaufwerk gespeicherten Daten abgeleitet wird, aus. Aspekte der vorliegenden Erfindung werden unter besonderer Bezugnahme auf diese beabsichtigten und besonders vorteilhaften Umgebungen beschrieben.The Inventors of the present application contemplate that the control method, the system and the device described here be used in a variety of applications. Nevertheless were the control method, the system and the device to be described here, in fact for certain Advantages developed and have certain advantages when they be applied in a magnetic disk drive system. embodiments of the present invention be used advantageously to determine the position of a reading and write head with respect to a predetermined position or in Reference to a track or other sets of data storage locations to control. More preferably, these embodiments lead Control functions at least partially using an observable measure of the system to be controlled, a signal that comes from boundary conditions or an error information characteristic of on the hard disk drive stored data is derived from. Aspects of the present The invention will be with particular reference to these intended and particularly advantageous environments.

Es sollte darauf hingewiesen werden, dass die Umgebung des beabsichtigten Magnetplattenlaufwerks sich von den herkömmlichen Magnetplattenlaufwerksystemen unterscheiden, die eine Kopfposition hauptsächlich auf Grundlage von Servoinformation steuern, wie diejenigen, die in den 9A & 9B dargestellt sind. Die bevorzugte Ausführungsform des Magnetplattenlaufwerks stellt ein herkömmliches, mit Vorzeichen versehenes und lineares Positionsfehlersignal bereit, welches aus der Servoinformation abgeleitet wird, die in den Sektorservoteilen gespeichert ist, die in den 9A & 9B dargestellt sind. Steuerfunktionen können auf Grundlagen von Positionsfehlersignalen, die aus der beobachtbaren Information abgeleitet werden, die in Servoteilen wie denjenigen gespeichert sind, die bei A, B, C, D in den 9A & 9B dargestellt sind, ausgeführt werden. Steuerfunktionen werden vorzugsweise auf Grundlage einer beobachtbaren Information ausgeführt, die bei einer Rate verfügbar ist, die wesentlich größer als die Rate ist, bei der die Servoteilinformation verfügbar ist.It should be noted that the environment of the intended magnetic disk drive is different from the conventional magnetic disk drive systems which control a head position based mainly on servo information such as those in the 9A & 9B are shown. The preferred embodiment of the magnetic disk drive provides a conventional signed and linear position error signal derived from the servo information stored in the sector servo parts stored in the sector servo 9A & 9B are shown. Control functions may be based on basics of position error signals derived from the observable information stored in servo parts such as those at A, B, C, D in the 9A & 9B are shown executed. Control functions are preferably performed based on observable information available at a rate substantially greater than the rate at which the servo part information is available.

Die bevorzugte Betriebsumgebung leitet Positionsfehlersignale in einer kontinuierlicheren Weise ab, als dies in einem Plattenlaufwerk herkömmlich ist, das eine Servoinformation verwendet, die nur aus Servoburstmustern besteht. Servoburstmuster des dargestellten Typs stellen Information nicht öfters als einmal pro Datenblock und typischererweise bei jeden drei bis fünf Datenblöcken bereit. Vorzugsweise stellt ein geeignetes Plattenlaufwerkssystem, welches die Aspekte der Erfindung umsetzt, eine beobachtbare Information über Positionsfehlersignale häufiger als einmal pro Datenblock bereit. In besonders bevorzugten Ausführungsformen könnte das beobachtbare Positionsfehlersignal aus den Daten, die in einem Block gespeichert sind, oder aus den Signalen, die diese Daten darstellen, abgeleitet werden und das Positionsfehlersignal wird wenigstens mehrere Male während der Zeit verfügbar, in der ein Datenblock aus der Platte gelesen wird. Am meisten bevorzugt wird, dass die zusätzliche Positionsfehlerinformation aus einer Beobachtung verfügbar ist, wenn die Daten aus der Oberfläche der Platte gelesen werden, so dass die Position des Kopfs während Leseoperationen gesteuert werden kann.The preferred operating environment conducts position error signals in one more continuous than is conventional in a disk drive, that uses a servo information only from servo burst patterns consists. Servo burst patterns of the type illustrated provide information not often as once per data block and more typically every three to five data blocks ready. Preferably, a suitable disk drive system which provides implements the aspects of the invention, observable information about position error signals frequently than once per data block ready. In particularly preferred embodiments could the observable position error signal from the data contained in a Block or from the signals representing that data, are derived and the position error signal is at least several Times during currently available, in which a data block is read from the disk. Most preferred will that extra Position error information is available from an observation, if the data is from the surface read the disk so that the position of the head during read operations can be controlled.

Besonders bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung leiten ein Positionsfehlersignal aus den auf der Platte gespeicherten Daten ab, z.B. durch Auswerten von Fehlern in den Daten oder Abweichungen von Randbedingungen, die in den Daten enthalten sind. Derartige Randbedingungen, die Ableitung von Fehlersignalen auf Daten auf Grundlage von Randbedingungen und andere Aspekte einer geeigneten und gegenwärtig bevorzugten Betriebsumgebung werden in der gleichzeitig anhängigen Anmeldung mit der Seriennummer 09/187770, von Alwin M. Despain et al., „Apparatus for developing a dynamic servo signal from data in a magnetic disc drive and method", eingereicht am 06. November 1998 und im gemeinsamen Besitz der Anmelder, beschrieben. Despain Anmeldung beschreibt ein Steuersystem, welches in der Lage ist, Steuerfunktionen auf Grundlage von Fehler- oder Randbedingungsinformation auszuführen, die aus Datensignalen des Typs abgeleitet wird, die auf der Speicheroberfläche einer Platte gespeichert werden könnten.Especially preferred embodiments The present invention derives a position error signal the data stored on the disc, e.g. through evaluation of errors in the data or deviations from boundary conditions, which are contained in the data. Such boundary conditions, the Derivation of error signals on data based on boundary conditions and other aspects of a suitable and currently preferred operating environment be in the co-pending Application Serial No. 09/187770, by Alwin M. Despain et al., "Apparatus for developing a dynamic signal from data in a magnetic disc drive and method ", submitted on 06 November 1998 and jointly owned by the applicants, described. Despain application describes a control system which is able to control functions based on error or Execute constraint information, derived from data signals of the type that reside on the storage surface of a Plate could be stored.

Die Despain Anmeldung beschreibt Positionssteuerfunktionen, die wenigstens teilweise unter Verwendung eines Positionsfehlersignals ausgeführt werden, das Fehler darstellt, die aus Daten abgeleitet werden, die von der Platte gelesen werden. Zwei unterschiedliche Positionsfehlersignale, konsistent mit den Lehren der Anmeldung von Despain, die jeweils potentiell in der Lage sind, als eine beobachtbare Variable zum Steuern der Position eines Kopfs des Plattenlaufwerks verwendet zu werden, sind in 13 gezeigt. Es sei darauf hingewiesen, dass die dargestellten Kurven höchst idealisiert sind. Zum Beispiel werden die dargestellten Kurven als nur geringfügig asymmetrisch in Bezug auf die nominelle Spurmitte dargestellt. Empirische und theoretische Daten legen nahe, dass die Kurven nicht allgemein symmetrisch sind und beträchtlich weniger symmetrisch sein könnten, als dies dargestellt ist. Die dargestellten Kurven sind auch als monoton dargestellt. Empirische Daten bis zum heutigen Tag haben nicht gezeigt, dass die Kurven strikt monoton sind, da Rauschsignale signifikant genug sein können, um die Daten in der in 14 dargestellten Weise zu modulieren. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung und die Erfinder, die auf der Despain Anmeldung aufgelistet sind, sind trotzdem in der Lage gewesen, sowohl modellierte als auch tatsächliche Plattenlaufwerke auf Grundlage der nicht-idealisierten Fehlerinformation, die der Art von Daten entspricht, die in 14 dargestellt sind, zu steuern.The despain application describes position control functions that are performed, at least in part, using a position error signal that represents errors derived from data read from the disk. Two different position error signals, consistent with the teachings of the Despain application, each potentially capable of being used as an observable variable to control the position of a head of the disk drive, are disclosed in U.S. Patent Nos. 5,496,066 13 shown. It should be noted that the curves shown are highly idealized. For example, the illustrated curves are shown as being slightly asymmetrical with respect to the nominal track center. Empirical and theoretical data suggest that the curves are not generally symmetric and could be considerably less symmetrical than shown. The illustrated curves are also shown as monotone. Empirical data to date have not shown that the curves are strictly monotonic, as noise signals may be significant enough to encode the data in the 14 to modulate. The inventors of the present invention and the inventors listed in the Despain application have nevertheless been able to provide both modeled and actual disk drives based on the non-idealized error information corresponding to the type of data that is described in U.S. Patent Nos. 4,766,759 14 are shown to control.

Es ist wichtig zu erwähnen, dass die Anmeldung von Despain Ausführungsformen eines Plattenlaufwerks beschreibt, dass zwei Leseelemente verwendet, die zusammen sowohl eine Größe als auch einen Gradienten eines Positionsfehlersignals erfassen. Im Endeffekt erfassen die zwei Leseelemente zwei unterschiedliche Positionsfehlersignale, die zwei geringfügig unterschiedlichen Verschiebungen entsprechen, was eine direkte Bestimmung des Vorzeichens eines Kopfs zu der Spurverschiebung und eine Kenntnis der Richtung, in der der Kopf bewegt werden muss, um eine Korrektur für die Verschiebung vorzunehmen, erlaubt. Weil die zwei Leseelemente einen Gradienten des Positionsfehlersignals bereit stellen, das das Vorzeichen oder die Richtung für eine Korrektur anzeigen kann, ist das hier beschriebene Steuerverfahren für den Betrieb von derartigen zwei Leseelementköpfen nicht notwendig, obwohl Aspekte des gegenwärtigen Steuerverfahrens trotzdem nützlich sind. Aspekte der vorliegenden Erfindung weisen den größeren Vorteil auf, wenn z.B. eine Gradienteninformation nicht verfügbar ist Ein derartige Situation tritt auf wenn der Kopf des Plattenlaufwerks ein einzelnes Leseelement aufweist und die beobachtbare Variable eine funktionale Beziehung, wie diejenige, die allgemein in 13 dargestellt ist, aufweist.It is important to note that the Despain application describes embodiments of a disk drive employing two read elements that collectively detect both a magnitude and a gradient of a position error signal. In effect, the two read elements detect two different position error signals corresponding to two slightly different displacements, which makes it possible to directly determine the sign of a head to the track displacement and a knowledge of the direction in which the head must be moved to correct for the displacement. allowed. Because the two read elements provide a gradient of the position error signal that can indicate the sign or direction for correction, the control method described herein is not necessary for the operation of such two read element headers, although aspects of the current control method which are useful. Aspects of the present invention have the greater advantage, for example, if gradient information is not available. Such a situation occurs when the head of the disk drive has a single read element and the observable variable has a functional relationship, such as that generally found in FIG 13 is shown.

Die äußerste Kurve, die in 13 mit „BER" identifiziert wird, zeigt eine Bitfehlerrate (Bit Error Rate; „BER") als eine Funktion der Verschiebung von einer nominellen Spurmitte oder einer optimalen Leseposition auf der Spur. Die dargestellte Bitfehlerrate ist ein Positionsfehlersignal, welches im wesentlichen kontinuierlich während Datenleseoperationen beobachtet werden kann und aus den Daten, die aus der Platte ausreichend schnell zurück gewonnen werden können, um von einem Steuersystem zum Steuern der relativen Position des Kopfs in Bezug auf eine Datenspur verwendet zu werden, abgeleitet werden. Es sei darauf hingewiesen, dass es eine Anzahl von unterschiedlichen möglichen Maßen von Bitfehlerraten gibt und andere funktionale Beziehungen beobachtet werden könnten. Die Figur zeigt, dass sich die Bitfehlerrate als eine Absolutwert-Funktion für positive und negative Kopfverschiebungen von der nominellen Spurleseposition verändert. Die Figur zeigt auch, dass die Bitfehlerrate zu klein ist, um für kleine Verschiebungen gezeigt zu werden und so gegenwärtig nicht nützlich als eine beobachtbare Variable für ein Steuersystem sein könnte. Für große Verschiebungen ist jedoch die Bitfehlerrate eine starke Funktion der Verschiebung und kann für diese großen Verschiebungen verwendet werden, um die Kopfposition zu steuern.The outermost curve in 13 is identified as having a bit error rate ("BER") as a function of the shift from a nominal track center or track to an optimum read position. The illustrated bit error rate is a position error signal which can be observed substantially continuously during data read operations and from the data recoverable from the disk sufficiently quickly to be used by a control system for controlling the relative position of the head with respect to a data track will be derived. It should be noted that there are a number of different possible measures of bit error rates and other functional relationships could be observed. The figure shows that the bit error rate changes as an absolute value function for positive and negative head shifts from the nominal track reading position. The figure also shows that the bit error rate is too small to be shown for small shifts and so could not currently be useful as an observable variable for a control system. For large displacements, however, the bit error rate is a strong function of the displacement and can be used for these large displacements to control the head position.

Ein Studium der Graphen der 13 schlägt vor, dass der Lesekopf an einer nominellen bevorzugten Leseposition in Bezug auf eine Spur zum Lesen von Daten aus der Spur mit minimalen Fehlern gehalten werden sollte. Die Asymmetrie der Graphen, sowie die typischen Spurränder, die sogar für eine gut beschriebene Spur zugelassen werden (gezeigt in 11), machen klar, dass die bevorzugte Spurleseposition nicht die Mitte einer Spur sein muss. Es ist trotzdem zweckdienlich, die bevorzugte Leseposition so diskutieren, dass sie die Mitte der Spur ist, das diese Konvention häufig in dem technischen Gebiet verwendet wird. Eine gewünschte Position zum Lesen von Daten aus einer Spur könnte hier als eine nominelle Position bezeichnet werden oder manchmal als entlang der Mittellinie der Spur auftretend. Diese Verwendung ist dafür vorgesehen, um auf eine minimale Fehlerposition in Bezug auf die Spur Bezug zu nehmen, was sich natürlich aus der praktischen Umsetzung von bestimmten Aspekten der vorliegenden Erfindung ergibt. Es sei auch 8 und den 9A & 9B darauf hingewiesen, dass die nominelle Kopfposition zum Lesen von Daten sich der nominellen Kopfposition zum Schreiben von Daten an eine Spur unterscheidet.A study of the graphs of 13 suggests that the read head should be held at a nominal preferred reading position with respect to a track for reading data from the track with minimal errors. The asymmetry of the graphs, as well as the typical track margins, which are even allowed for a well described track (shown in 11 ) make it clear that the preferred track reading position need not be the middle of a track. It is nonetheless convenient to discuss the preferred reading position as being the center of the track that convention is often used in the technical field. A desired position for reading data from a track could be referred to herein as a nominal position, or sometimes as occurring along the centerline of the track. This use is intended to refer to a minimum fault location with respect to the lane, which of course results from the practice of certain aspects of the present invention. It was too 8th and the 9A & 9B It should be noted that the nominal head position for reading data differs from the nominal head position for writing data to a track.

Die innere Kurve, die als ein „Fehlermaß" in 13 bezeichnet ist, wird vorzugsweise in einem Steuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt, und zwar weil noch kleinere Verschiebungen dx zu beobachtbaren Veränderungen de in dem Fehlermaß führen. Das dargestellte Fehlermaß könnte z.B. einen Fehler reflektieren, der aus mehreren Maßen der Signalqualität, der Kanalqualität oder der Decodierungsgenauigkeit, erzeugt innerhalb eines Viterbi oder anderen Trelles-Typ Decoders, der eine Decodierungsfunktion mit einer Teilantwort-Maximalwahrscheinlichkeit (Partial Response Maximum Likelihood; PRML) implementiert, abgeleitet wird. Eine Ableitung dieses besonders vorteilhaften Typs eines Positionsfehlersignals wird nachstehend mit näheren Einzelheiten diskutiert. 14 stellt einen realistischeren Satz von Fehlerbeobachtungen als die idealisierten Graphen der 13 dar. Die vertikale Achse zeigt einen durchschnittlichen Fehler über eintausend Datenpunkten als eine Funktion der Spurposition in Mikroinch dar. Der Ursprung der Spurpositionsachse wird beliebig auf einer Seite eingestellt. Es sei darauf hingewiesen, dass Beobachtungen von dem dargestellten Datensatz als ein Eingang zu dem Steuersystem verwendet werden könnten, so lange wie die Rauschsignale geeignet durch das Steuersystem beim Durchführen von Entscheidungen berücksichtigt werden, obwohl der dargestellte Graph nicht einfach ist.The inner curve, which is called a "measure of error" in 13 is preferably preferred in a control system according to the present invention, because even smaller shifts dx lead to observable changes in the error measure. For example, the error measure illustrated could reflect an error that would result from multiple measures of signal quality, channel quality, or decoding accuracy generated within a Viterbi or other Trelles-type decoder that implements a Partial Response Maximum Likelihood (PRML) decoding function , is derived. A derivation of this particularly advantageous type of position error signal will be discussed in more detail below. 14 presents a more realistic set of error observations than the idealized graphs of 13 The vertical axis represents an average error over one thousand data points as a function of microinch track position. The origin of the track position axis is arbitrarily set on a page. It should be understood that observations from the illustrated data set could be used as an input to the control system, as long as the noise signals are properly taken into account by the control system in making decisions, although the illustrated graph is not straightforward.

Die Bitfehlerrate, wie diejenige, die in der äußeren BER Kurve der 13 dargestellt ist, kann als ein beobachtbares Positionsfehlersignal für ein Steuersystem verwendet werden, um die Position des Kopfs in Bezug auf eine Datenspur zu steuern. Die anderen zwei Fehlersignale, die in den 13 & 14 gezeigt sind, können in der gleichen Weise verwendet werden. Die dargestellten Positionsfehlersignale weisen eine verallgemeinerte funktionale Absolutwert-Beziehung zu der Verschiebung des Kopfs von dessen nomineller Position auf. An sich kann eine Erfassung eines gegebenen Werts der Bitfehlerrate eine positive oder negative Verschiebung des Kopfs in Bezug auf dessen nomineller optimaler Spurleseposition anzeigen. Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwenden das Absolutwert-Steuerverfahren zum Unterscheiden zwischen anfänglichen positiven und negativen Kopfverschiebungen für diejenigen Situationen, in denen das Vorzeichen einer Verschiebung entsprechend zu einem beobachteten Positionsfehlersignal mehrdeutig ist.The bit error rate, like the one in the outer BER curve of the 13 can be used as an observable position error signal for a control system to control the position of the head with respect to a data track. The other two error signals included in the 13 & 14 can be used in the same way. The illustrated position error signals have a generalized functional absolute value relationship to the displacement of the head from its nominal position. As such, detection of a given value of the bit error rate may indicate a positive or negative displacement of the head with respect to its nominal optimum track reading position. Preferred embodiments of the present invention use the absolute value control method to discriminate between initial positive and negative head shifts for those situations in which the sign of a shift corresponding to an observed position error signal is ambiguous.

Es gibt eine Vielzahl von Kopf-zu-Spur Positionierungsoperationen, die in einem typischen Plattenlaufwerk gesteuert werden müssen, einschließlich von Spur-Suchoperationen und einer Spurnachfolgeoperation und während sowohl Lese- als auch Schreiboperationen. Eine Spur-Suchoperation beinhaltet das Bewegen des Kopfs von einer nominellen Lese- oder Schreibposition in Bezug auf eine Spur an eine nominelle Lese- oder Schreibposition in Bezug auf eine andere Spur. Typischerweise ist eine Spur-Suchoperation ein relativ langsamer Betrieb, bei dem der Kopf über eine Anzahl von Spuren bewegt wird, um die Zielspur zu erreichen. Wegen der Vorgehensweise, mit der Spur-Suchoperationen gegenwärtig praktisch umgesetzt sind, werden die großen Verschiebungsabschnitte der Spur-Suchoperationen in geeigneter Weise gesteuert und durch die Servoinformation ermöglicht, die in den 9A & 9B dargestellt ist. Andererseits ist das Absolutwert-Steuerverfahren typischerweise wichtig beim Steuern der letzteren Stufen der Spur-Suchoperationen für praktische Konstruktionen von Plattenlaufwerken. Das Absolutwert-Steuerverfahren wird beobachtet, um Beruhigungszeiten, wie in 23 dargestellt, signifikant zu verbessern.There are a variety of head-to-track positioning operations that need to be controlled in a typical disk drive, including track seek operations and a track following operation and during both read and write operations. A track seek operation involves moving the head from a nominal read or write position with respect to one track to a nominal read or write position with respect to another track. Typically, a track seek operation is a relatively slow operation in which the head is moved over a number of tracks to reach the destination track. Because of the manner in which track seek operations are currently practiced, the large shift portions of the track seek operations are appropriately controlled and enabled by the servo information included in the 9A & 9B is shown. On the other hand, the absolute value control method is typically important in controlling the latter stages of track seek operations for practical disk drive designs. The absolute value control method is observed to provide settling times, as in 23 shown to improve significantly.

Das Absolutwert-Steuerverfahren findet eine Anwendung bei Spurfolgeoperationen und insbesondere bei der Spurverfolgung für Leseoperationen. Eine Spurverfolgung für eine Leseoperation beinhaltet die Beibehaltung des Kopfs über der Spur, die gerade gelesen wird, und vorzugsweise das halte des Kopfs an oder in der Nähe einer bestimmten Position in Bezug auf eine nominelle Leseposition. Herkömmlicherweise ist dies durchgeführt worden durch Einstellen der radialen Position eines Kopfs aus der Sektorservorinformation und dann Versuchend den Kopf an dieser radialen Position zu halten, während Daten aus den drei bis fünf Blöcken, die typischerweise zwischen Servokeilen positioniert sind, gelesen werden. Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung leiten eine Fehler- oder andere Information aus den Daten, die auf der Platte gespeichert sind, ab und verwenden diese Information, um die Position des Kopfs während der Leseoperation zu steuern.The Absolute value control method is used in tracking operations and in particular for tracking for read operations. A tracking for one Reading involves keeping the head above the Track being read, and preferably holding the head at or near a specific position relative to a nominal reading position. traditionally, this is done by adjusting the radial position of a head from the Sector advance information and then try the head at this radial To hold position while Data from the three to five Blocks that typically positioned between servo wedges. Preferred embodiments of present invention conduct error or other information off and use the data stored on the disk this information to control the position of the head during the read operation.

In Übereinstimmung mit besonders bevorzugten Implementierungen der vorliegenden Erfindung erzeugt ein bevorzugtes Steuersystem Positionsfehlersignale (PES) aus Daten, die auf der Oberfläche einer Platte gespeichert sind, bei einer signifikant höheren Rate als der Rate, bei der herkömmliche Sektorservoinformation verfügbar ist. In bestimmten gegenwärtig kommerziell erhältlichen Systemen ist eine Sektorservoinformation bei einer Rate von ungefähr 15 kHz verfügbar. In einer bevorzugten Implementierung könnte das Positionsfehlersignal auf Grundlage einer Fehler- oder Beschränkungsinformations-Charakteristik der Daten bei Sequenzen so hoch wie 300 kHz erzeugt werden. Natürlich könnten zukünftige Systeme erwartet werden, um charakteristische Servomuster und Daten-abgeleitete Servomuster bei unterschiedlichen Raten als hier diskutiert darzustellen. Insbesondere wird diese Positionsfehlerinformation mit hoher Frequenz zusammen mit der Sektorservo-PES-Information, erzeugt aus Sektorservokeilen bei einer viel geringeren Frequenz als 15 kHz, verwendet, um ein Positionsfehlersignal zu erzeugen. Um dies zu tun ist das Steuersystem vorzugsweise dafür ausgelegt, um auf Positionsfehlersignale niedriger Frequenz, die eine Vorzeichen- oder Richtungsinformation tragen, und Positionsfehlersignale einer höheren Frequenz, die eine Absolutwert-Charakteristik aufweisen, die keine Vorzeichen- oder Richtungsinformation bereitstellen, anzusprechen. Ein derartiges System könnte verwendet werden, um das Festplattenlaufwerksystem bei einer Frequenz von Positionsfehlersignalen zwischen der unteren Frequenz und der oberen Frequenz, die beispielsweise 60 kHz, zu steuern.In accordance with particularly preferred implementations of the present invention generates a preferred control system position error signals (PES) from data on the surface a disk are stored at a significantly higher rate as the rate at the conventional Sector information available is. In certain present commercially available Systems is a sector information at a rate of about 15 kHz available. In a preferred implementation, the position error signal based on an error or constraint information characteristic The data generated at sequences as high as 300 kHz. Of course, future systems could are expected to provide characteristic servo patterns and data-derived servo patterns at different rates than discussed here. Especially This position error information is combined with high frequency with sector servo PES information generated from sector servo wedges at a much lower frequency than 15kHz, used to get a position error signal to create. To do this, the control system is preferably designed to to respond to low-frequency position error signals that have a sign or carry direction information, and position error signals a higher Frequency that have an absolute value characteristic that no Provide sign or direction information to address. Such a system could used to drive the hard disk drive at a frequency of position error signals between the lower frequency and the upper frequency, for example, 60 kHz, to control.

Die Verfügbarkeit von Positionsfehlersignalen bei beträchtlich höheren Frequenzen als herkömmlicherweise abgeleitete Positionsfehlersignale ermöglicht ein Servosteuersystem, welches genauere Stellglied-Eingänge erzeugt, die zu einem schnelleren Ansprechverhalten, einer kleineren Beruhigungszeit und besseren Störungsabweisungseigenschaften als diejenigen herkömmlichen Steuersysteme, die nur die Sektorservoinformation mit niedriger Frequenz verwenden, die aus Sektorservokeilen abgeleitet wird, die Information bei einer herkömmlichen niedrigen Rate wie 15 kHz bereitstellen, führen.The Availability position error signals at considerably higher frequencies than conventionally derived position error signals enables a servo control system, which more accurate actuator inputs which produces a faster response, a smaller one Calming time and better rejection properties as those conventional ones Control systems that only lower the sector information with lower Use frequency derived from sector servo wedges that Information in a conventional low rate such as 15kHz.

Die Absolutwert-Aspekte des Steuerverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung müssen nicht zu allen Zeiten aktiv sein, während Daten aus einer Platte zurückgewonnen werden. Mit anderen Worten, es gibt Fälle, bei denen das Steuersystem mit guter Sicherheit das Vorzeichen einer Verschiebung kennen kann, die ein beobachtetes Positionsfehlersignal erzeugt. Zum Beispiel gibt es viele Fälle, wenn die vergangene Geschichte der Kopfposition und der Kopfbewegungen eine genaue Anzeige über das gegenwärtige Vorzeichen oder die Richtung der Verschiebung bereitstellt. Genau dann, wenn das Vorzeichen der Verschiebung sowohl benötigt als auch mehrdeutig ist, sind die Absolutwert-Aspekte der vorliegenden Erfindung besonders nützlich. Die höhere Rate, bei der Positionsfehlersignale in Übereinstimmung mit Aspekten dieser Erfindung verfügbar sind, ist wünschenswert unabhängig davon, ob das Vorzeichen oder die Richtung der Verschiebung bekannt ist oder nicht.The Absolute value aspects of the control method according to the present invention have to Do not be active at all times while viewing data from a disk recovered become. In other words, there are cases where the tax system with good certainty can know the sign of a shift, which generates an observed position error signal. For example there are many cases if the past history of head position and head movements an exact indication about the current one Sign or the direction of the shift provides. Exactly then when the sign of the displacement is needed both as is also ambiguous, are the absolute value aspects of the present Invention particularly useful. The higher Rate at which position error signals in accordance with aspects of this invention are available, is desirable independently whether the sign or the direction of the shift is known or not.

Wie das Festplattenlaufwerk-Steuersystem eine genaue Information über die Richtung einer Verschiebung eines Lesekopfes haben kann, ist in 15 dargestellt, die schematisch den Pfad eines Kopfs darstellt, der über die nominelle Zielposition innerhalb der Zielspur in eine Position bewegt wird. Die nominelle Zielposition kann dem Minimum des „Phasenmaß" Positionsfehlersignal-Graphs entsprechen, der in 13 gezeigt ist und von dem angenommen wird, dass der die optimale Position innerhalb einer Spur zum Lesen von Daten ist. In der Figur wird der Kopfpfad als eine dicke schwarze Linie angezeigt, die Ziel- oder nominelle Kopfposition wird als die Zielposition auf die y-Achse angedeutet, und Verschiebungen von der nominellen Kopfposition werden entlang der y-Achse angezeigt. Zum Beispiel wird eine Verschiebung von ε in der positiven Richtung entlang der y-Achse angezeigt. Negative Verschiebungen sind ebenfalls für den Kopf als eine Funktion der Zeit gezeigt. Weil die einzige Kopfbewegung, die relevant ist, entlang der radialen Richtung ist, ist dies das einzige, was dargestellt ist; radiale Positionen werden als Funktion der Zeit angedeutet, die sich entlang der x-Achse erstreckt.How the hard disk drive control system can have accurate information about the direction of displacement of a read head is in 15 schematically illustrating the path of a head, which is moved over the nominal target position within the target track in a position. The nominal target posi tion can correspond to the minimum of the "phase measure" position error signal graph, which in 13 is shown and assumed to be the optimal position within a track for reading data. In the figure, the head path is displayed as a thick black line, the target or nominal head position is indicated as the target position on the y-axis, and shifts from the nominal head position are displayed along the y-axis. For example, a shift of ε in the positive direction along the y-axis is displayed. Negative shifts are also shown for the head as a function of time. Because the only head movement that is relevant is along the radial direction, this is the only thing shown; Radial positions are indicated as a function of time, which extends along the x-axis.

Bei der Darstellung der 15 wird der Kopf so dargestellt, wie er in Richtung auf die Zielspurposition von einer großen positiven Abweichung bzw. Verschiebung bewegt wird. Bis zu dem Zeitpunkt, bei dem der Kopf innerhalb eines Abstands von ε, versetzt von der Zielposition, kommt, kann das Steuersystem sicher annehmen, dass der Kopf nicht weit genug in das nächste Zeitintervall zum Überqueren der Ziel-(z.B. Mittellinien-)Position auf der Zielspur translatorisch bewegt wird. Sobald der Kopf innerhalb eines Abstands ε des Ziels ist (d.h. innerhalb von ±ε des Ziels), beginnt die Steuerlogik die Position vorherzusagen, wo der Kopf bei dem nächsten Zeitintervall sein sollte. Alternativ könnte die Steuerlogik die Position des Kopfs über anderen Zeitintervallen vorhersagen, wie beispielsweise konstant. Wie nachstehend diskutiert kann diese Vorhersage durch eine ähnliche Logik durchgeführt werden, wie für den Absolutwert und andere Aspekte des Steuersystems verwendet wird. ε ist ein Konstruktionsparameter für das Steuersystem und das Festplattenlaufwerksystem.In the presentation of 15 the head is displayed as being moved toward the target track position by a large positive offset. By the time the head comes within a distance of ε offset from the target position, the control system can safely assume that the head does not travel far enough into the next time interval to cross the target (eg, centerline) position the target track is moved translationally. Once the head is within a distance ε of the target (ie within ± ε of the target), the control logic begins to predict the position where the head should be at the next time interval. Alternatively, the control logic could predict the position of the head over other time intervals, such as constant. As discussed below, this prediction can be performed by a similar logic as used for the absolute value and other aspects of the control system. ε is a design parameter for the control system and hard disk drive system.

Das Steuersystem setzt eine Vorhersage der Kopfposition bei sukzessiven Zeitintervallen fort. Die Steuerlogik überwacht die Vorhersagen der Kopfposition, wenn der Kopf innerhalb des Bands von Verschiebungen ist, die sich um ±ε um das Ziel herum erstrecken, um zu bestimmen, ob erwartet wird. dass der Kopf die Zielposition überquert. Solange wie der Kopf nicht die nominelle Spurposition des Ziels überquert, kann das Steuersystem weitermachen unter Verwendung des historisch richtigen positiven Vorzeichens für die Verschiebung. Wenn vorhergesagt wird, dass der Kopf die Zielposition durchquert, nimmt das Steuersystem an, dass das Vorzeichen des Absolutwert-Positionsfehlersignals (wie dem Fehlermaß der 13) mehrdeutig wird. Das Steuersystem aktiviert einen ersten und zweiten Abschätzer, sobald das Vorzeichen der Verschiebung mehrdeutig wird, um das zukünftige Vorzeichen oder die Richtung der Verschiebung des Kopfs vorherzusagen.The control system continues to predict the head position at successive time intervals. The control logic monitors the head position predictions when the head is within the band of shifts that extend ± ε around the target to determine whether to expect. that the head crosses the target position. As long as the head does not cross the nominal track position of the target, the control system can continue using the historically correct positive sign for the displacement. If the head is predicted to pass the target position, the control system assumes that the sign of the absolute position error signal (such as the error metric of the 13 ) becomes ambiguous. The control system activates first and second estimators as soon as the sign of the shift becomes ambiguous to predict the future sign or the direction of displacement of the head.

Jeder der Abschätzer verkörpert ein Modell des Festplattenlaufwerk-Systems, das die zukünftige Kopfposition auf Grundlage des früheren Zustands des Plattenlaufwerks und von Eingangsdaten entsprechend zu einer Annahme des Vorzeichens oder der Richtung der Verschiebung des Kopfs einem nächsten Zeitintervall vorhersagt. In der Darstellung enthält der Abschätzer 2 die richtige Annahme des Vorzeichens oder die Richtung des Kopfs bei einem nächsten Intervall und sagt so genau den tatsächlichen Pfad des Kopfs voraus. Der Abschätzer 1 sagt eine unrichtige Position voraus, die schließlich durch das Steuersystem definitiv als unrichtig identifizierbar ist. Nachdem das Steuersystem entscheidet, dass der Abschätzer 1 unrichtig war, wird der Zustand des Abschätzers 1 zurückgesetzt. Der Prozess zum Überwachen der Position wird fortgesetzt, wobei der Kopf über die Zielposition bewegt wird und der Abschätzer, der richtig ist, jedes Mal wechselt, wenn der Kopf die nominelle Zielleseposition durchquert.Everyone the appraiser personified a model of the hard disk drive system that will determine the future head position based on the previous one State of the disk drive and input data accordingly to an assumption of the sign or the direction of the displacement of the head one next Time interval predicts. In the illustration, the estimator 2 contains the correct assumption of the sign or direction of the head one next Interval and so accurately predicts the actual path of the head. The appraiser 1 predicts an incorrect position that will eventually pass through the tax system is definitely identifiable as incorrect. After this the control system decides that the appraiser 1 was incorrect the condition of the appraiser 1 reset. The process for monitoring the position continues, with the head moving over the target position and the appraiser, which is correct, changes every time when the head is nominal Crossed finish position.

Die dynamischen Vorgänge der Abschätzer sind auf genaue Modelle der Systemdynamik gestützt und sind derart, dass dann, wenn das tatsächliche Signal bei der gleichen Abtastrate wie das Absolutsignal verfügbar, wie genaue Abschätzungen des PES und der Systemzustände erzeugen würden. Unterschiedliche Abschätzer werden in Abhängigkeit von dem verfügbaren Systemmodell und von deren Zweck verwendet. Zum Beispiel können lineare Beobachter, nicht lineare Beobachter, Kalman Filter, Eingangs/Ausgangs-Vorhersagemodelle wie ARMA (Auto-regressiver sich bewegender Durchschnitt; auto-regressive moving average) Modelle, neuronale Netze, Systeme mit einer Fuzzy-Logik, und dergleichen verwendet werden. Abschätzer können in Software implementiert werden, unabhängig davon ob in einem Allzweck-Prozessor oder in einem mehr spezialisierten Digitalsignalprozessor, in Hardware, oder in Kombination von Software und Hardware. Es wird erwartet, dass unterschiedliche Abschätzer am geeignetsten sind für unterschiedliche zu steuernde Systeme sind.The dynamic processes the appraiser are based on accurate models of system dynamics and are such that, then, if the actual Signal available at the same sampling rate as the absolute signal, such as accurate estimates PES and system states would produce. Different appraisers become dependent from the available System model and used by its purpose. For example, linear Observers, non-linear observers, Kalman filters, input / output predictive models like ARMA (auto-regressive moving average; auto-regressive moving average) models, neural networks, systems with fuzzy logic, and the like can be used. Estimators can be implemented in software become independent whether in a general-purpose processor or in a more specialized one Digital signal processor, in hardware, or in combination of software and hardware. It is expected that different appraisers at are most suitable for are different systems to be controlled.

Eine Steuerung der Kopfposition während einer Spurverfolgung und anderer Kopfpositionierungsoperationen wird durch die Steuerlogik innerhalb eines geeigneten Steuersystems erreicht. Zusammenfassend führt die Steuerlogik die folgenden Aktionen bei der translatorischen Bewegung eines Kopfs an eine Spur und in einigen Fällen beim Veranlassen des Kopfes einer Spur zu folgen, aus:

  • • Wenn der Wert des Absolutwert-PES größer als ein bestimmter Pegel in Verbindung mit einer Verschiebung von ε entlang eine früheren Pfads ist, nimmt das Steuersystem an, dass sich das Vorzeichen der Verschiebung nicht geändert hat seit dem letzten Zeitintervall. Steuerfunktionen werden von dem Steuersystem in Übereinstimmung mit der Verschiebung, die aus dem beobachten Positionsfehlersignal abgeleitet wird, und dem Vorzeichen der Verschiebung bei dem früheren Zeitintervall ausgeführt.
  • • Wenn der Absolutwert-PES kleiner als oder gleich wie ein bestimmter Pegel in Verbindung mit einer Verschiebung mit ε entlang des früheren Pfads ist und wenn die vorhergesagte Verschiebung des nächsten Schritts gleiche Vorzeichen wie die Verschiebung des vorangehenden Schritts aufweist, dann nimmt das Steuersystem an, dass das Vorzeichen der Verschiebung sich nicht geändert hat. Die vorhergesagte nächste Verschiebung kann unter Verwendung einer linearen oder nicht linearen Interpolation zwischen den letzten Signalabschätzungen erzeugt werden. Andere, mehr oder weniger komplizierte Verfahren, einschließlich von statistischen Verfahren, können verwendet werden, um die nächste Verschiebung vorherzusagen. Steuerfunktionen werden wiederum durch das Steuersystem in Übereinstimmung mit der Verschiebung, die aus beobachten Positionsfehlersignalen abgeleitet wird, und dem Vorzeichen der Verschiebung bei den früheren Zeitintervall ausgeführt.
  • • Wenn der Wert des Absolutwert-PES kleiner also oder gleich wie ein bestimmter Pegel in Verbindung mit einer Verschiebung von ε entlang des früheren Pfads ist und wenn der vorhergesagte Wert der Verschiebung des nächsten Schritts ein entgegengesetztes Vorzeichen zu der Verschiebung des voranstehenden Schritts aufweist, dann wird das Vorzeichen einer nachfolgenden Verschiebung in der folgenden Weise abgeschätzt. Die Steuerlogik beobachtet ein Absolutwert-Positionsfehlersignal, welches auf erste und zweite mögliche Kopfverschiebungen abgebildet ist. Die Logik initiiert bzw. aktiviert einen ersten und zweiten Abschätzer, die als Anfangsbedingungen die ersten und zweiten möglichen Werte der Verschiebung nehmen. Verschiebungen und entsprechende Positionsfehlersignal werden vorhergesagt. Die Steuerlogik vergleicht die Positionsfehlersignale, die durch die Abschätzer vorhergesagt werden, mit dem gemessenen Positionsfehlersignal, um zu identifizieren, welcher Abschätzer das richtige Vorzeichen der Verschiebung einschließt. Sobald das richtige Vorzeichen abgeschätzt ist, wird das Vorzeichen mit der Verschiebung verwendet, um Steuerfunktionen auszuführen. Der Zustand des unrichtigen Abschätzers wird auf demjenigen des richtigen Abschätzers zurückgesetzt.
Control of the head position during tracking and other head positioning operations is accomplished by the control logic within a suitable control system. In summary, the control logic performs the following actions in translating a head to a track and, in some cases, causing the head to follow a track:
  • If the value of the absolute value PES is greater than a certain level in conjunction with a displacement of ε along a previous path, the control system assumes that the sign of the Ver Shift has not changed since the last time interval. Control functions are executed by the control system in accordance with the shift derived from the observed position error signal and the sign of the shift at the earlier time interval.
  • If the absolute value PES is less than or equal to a certain level in conjunction with a shift with ε along the previous path and if the predicted shift of the next step has the same sign as the shift of the previous step, then the control system assumes that the sign of the shift has not changed. The predicted next shift may be generated using linear or non-linear interpolation between the last signal estimates. Other more or less complicated procedures, including statistical methods, can be used to predict the next shift. Control functions are again performed by the control system in accordance with the shift derived from observing position error signals and the sign of the shift at the earlier time interval.
  • If the value of the absolute value PES is less than or equal to a certain level in conjunction with a displacement of ε along the previous path and if the predicted value of the displacement of the next step has an opposite sign to the displacement of the previous step, then the sign of a subsequent shift is estimated in the following manner. The control logic observes an absolute position error signal, which is mapped to first and second possible head shifts. The logic initiates first and second estimators which take as initial conditions the first and second possible values of the displacement. Shifts and corresponding position error signal are predicted. The control logic compares the position error signals predicted by the estimators with the measured position error signal to identify which estimator includes the correct sign of the displacement. Once the correct sign is estimated, the sign is used with the displacement to perform control functions. The state of the incorrect estimator is reset to that of the correct estimator.

Sobald das Vorzeichen der Verschiebung abgeschätzt worden ist, ist die Abschätzung des Signals im wesentlichen gleich zu entweder dem Ausgang des Abschätzers, der dem abgeschätzten Vorzeichen entspricht, oder zu dem Eingang des Abschätzers. Immer dann, wenn eine Abschätzung des Signals durchgeführt wird, wird der Zustand des Abschätzers, der den Gegenteil des abgeschätzten Vorzeichens entspricht, zurückgesetzt oder, mit anderen Worten, gleich zu dem Zustand des Abschätzers, der dem abgeschätzten Vorzeichen entspricht, gesetzt.As soon as the sign of the shift has been estimated, is the estimate of the Signal substantially equal to either the output of the estimator, the the estimated one Sign or to the input of the estimator. always then, if an estimate the signal is carried out becomes the condition of the appraiser, the opposite of the estimated Sign corresponds, reset or, in other words, equal to the state of the estimator, the the estimated one Sign corresponds, set.

Eine ausführlichere Beschreibung von Aspekten einer Ausführungsform des Festplattenlaufwerks der vorliegenden Erfindung wird nun dargeboten. Die bestimmten Ausführungsformen werden aufgeführt, um weiter Implementierungen von spezifischen Aspekten der vorliegenden Erfindung darzustellen.A detailed Description of aspects of one embodiment of the hard disk drive The present invention will now be presented. The specific embodiments are listed, to further implement specific aspects of the present invention Invention.

Zahlreiche Veränderungen von den grundlegenden Ausführungsformen sind bekannt und könnten in Übereinstimmung mit bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung implementiert werden. Zum Beispiel verwenden die verschiedenen Ausführungsformen nicht Zonen und stellen Sektorservoinformation mit einmal bei jeden drei bis fünf Datenblöcken bereit. Wie in dem Hintergrund diskutiert und wie in dem technischen Gebiet bekannt sind Abänderungen von derartigen Ausführungsformen bekannt, einschließlich von Plattenlaufwerken, die Zonen und sich verändernde Dichten von Sektorservoinformation bei unterschiedlichen Radii verwenden.numerous changes from the basic embodiments are known and could in accordance with preferred embodiments of the present invention. For example, use the different embodiments Do not zones and set sector information with once at each three to five data blocks ready. As discussed in the background and as in the technical Area are known variations of such embodiments known, including from Disk drives, the zones and changing densities of sector information use at different radii.

16 ist ein einfaches Blockdiagramm eines Festplattenlaufwerks, das ein Steuersystem 110 gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet. Das Servosteuersystem 110 wird in dem Kontext eines Festplattenlaufwerk-(HDD)-Systems mit wenigstens einer drehbaren Magnetplatte 112, auf der Daten über ein in Übereinstimmung mit herkömmlicher Plattenansteuertechnologie gespeichert werden, einschließt. Die Platte 112 weist eine Vielzahl von sich im wesentlichen konzentrisch erstreckenden Spuren 114 auf, wobei nur eine der Spuren 114 in 16 zur Vereinfachung gezeigt ist. Die Spur 114 ist durch einen Lese- und Schreibmagnetkopf 116, der an dem Ende eines Kopfladearm-Aufbaus 118 angebracht ist, adressierbar. Der Arm 118 bewegt den Kopf lateral relativ zu der Oberfläche der Platte 112, wobei er den Kopf entlang eines radialen Pfads stark bewegt, und einstellbar durch ein Einstellelement oder Einstellglied 120 positioniert wird. 16 is a simple block diagram of a hard disk drive that has a control system 110 according to the present invention. The servo control system 110 In the context of a hard disk drive (HDD) system having at least one rotatable magnetic disk 112 which stores data about one in accordance with conventional disk drive technology. The plate 112 has a plurality of substantially concentrically extending tracks 114 on, with only one of the tracks 114 in 16 for simplicity. The track 114 is through a read and write magnetic head 116 at the end of a head lift arm assembly 118 is appropriate, addressable. The arm 118 moves the head laterally relative to the surface of the plate 112 wherein it strongly moves the head along a radial path, and adjustable by an adjustment member or adjusting member 120 is positioned.

Die Platte 112 weist eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Sektorservokeilen 122 auf, die in einer winkligen Beziehung mit gleichen Abständen über der Speicheroberfläche der Platte 112 angeordnet sind. Jeder der Sektorservokeile 122 stellt eine Servoinformation bereit, wie diejenige, die in den 9A & 9B dargestellt und voranstehend beschrieben wurde. Wenn sich die Platte relativ zu dem Kopf 116 dreht, dann liest der Kopf 116 die Sektorservoinformation heraus, wenn die Keile 122 vorübergehen. Der Kopf- und Lesekanal der Plattenlaufwerk-Schaltungsanordnung leiten ein Positionsfehlersignal aus der Sektorservoinformation ab, die sich linear mit Verschiebungen von einer nominellen Spur verändert Das sich ergebende Positionsfehlersignal stellt sowohl eine Größe als auch ein Vorzeichen oder eine Richtung der Einstellung, die durchgeführt werden soll, um eine Korrektur für die erfasste Verschiebung vorzunehmen, bereit. Zwischen benachbarten Paaren von Servokeilen 122 liest der Kopf 116 Daten, die entlang der Spur 114 aufgezeichnet sind. Demzufolge erfassen die Signale, die durch den Kopf 116 erfasst oder gelesen werden, sowohl die Servoinformation der Servokeile 122 als auch die Daten, die entlang der Spur 114 zwischen den Sektorkeilen 122 aufgezeichnet werden. Der allgemeine Aufbau der Datenblöcke, die zwischen den Sektorservokeilen gespeichert werden, wird voranstehend in den 9 & 10 dargestellt und voranstehend unter Bezugnahme auf diese Figuren beschrieben.The plate 112 has a plurality of radially extending sector servo wedges 122 on, in an angular relationship at equal intervals over the storage surface of the plate 112 are arranged. Each of the sector servo wedges 122 provides a servo information, like the ones in the 9A & 9B shown and described above. When the plate is relative to the head 116 turns, then reads the head 116 the sector information out when the wedges 122 pass. The head and read channels of the disk drive circuitry derive a position error signal from the sector servo information that varies linearly with shifts from a nominal track. The resulting position error signal represents both a magnitude and a sign or direction of the adjustment to be made. to make a correction for the detected shift, ready. Between adjacent pairs of servo wedges 122 reads the head 116 Data taken along the track 114 are recorded. As a result, the signals passing through the head 116 be detected or read, both the servo information of servo wedges 122 as well as the data along the track 114 between the sector wedges 122 to be recorded. The general structure of the data blocks stored between the sector servo wedges is described above 9 & 10 illustrated and described above with reference to these figures.

Die Signale, die durch den Kopf 116 erfasst werden, werden an eine Phasenriegelschleife 124 geführt, die das Taktsignal zum Abtasten der Signale von der Platte bei der geeigneten Taktrate erfasst und einrichtet. Der Ausgang der Phasenriegelschleife 124 wird auf einen Detektor 126 angewendet, der ebenfalls einen Detektor einschließen kann. Der Detektor 126 decodiert die Datensignale, die aus der Spur 114 gelesen werden, und stellt die decodierten Daten als ein Ausgang 128 bereit. Der Detektor 126 verarbeitet auch die Signale, die aus der Spur 114 gelesen werden, um ein Fehlersignal an einer Positionsfehlersignal-Abschätzungsschaltung 130 bereitzustellen. Das Fehlersignal kann eine Charakteristik wie diejenige, die in den 13 und 14 dargestellt ist, aufweisen und kann wie in der Anmeldung von Despain beschrieben wird, die voranstehend angegeben und durch Bezugnahme Teil der vorliegenden Anmeldung ist, erzeugt Der Ausgang der Positionsfehlersignal-Abschätzungsschaltung 130 ist vorzugsweise ein Steuersignal wie eine analoge Spannung, die geeignet ist, um die Position des Lesekopfs einzustellen. Der Ausgang der Schaltung 130 wird an das Einstellelement 120 angelegt, um den Kopf/Ladearm 118 und den enthaltenen Kopf 116 je nach Notwendigkeit neu zu positionieren, so dass der Kopf 116 genau die Spur 114 nachverfolgt.The signals through the head 116 are detected, are connected to a phase locked loop 124 which detects and establishes the clock signal for sampling the signals from the disk at the appropriate clock rate. The output of the phase locked loop 124 is on a detector 126 applied, which may also include a detector. The detector 126 decodes the data signals coming from the track 114 be read, and put the decoded data as an output 128 ready. The detector 126 also processes the signals coming from the track 114 to read an error signal at a position error signal estimation circuit 130 provide. The error signal may have a characteristic like that in the 13 and 14 The output of the position error signal estimation circuit generates, and may be as described in the application of Despain, which is indicated above and by reference is part of the present application 130 is preferably a control signal such as an analog voltage suitable for adjusting the position of the read head. The output of the circuit 130 gets to the adjustment 120 applied to the head / loading arm 118 and the included head 116 reposition as needed, so that the head 116 exactly the track 114 tracked.

Die Magnetplatte 112, sowie der Arm 118, der Kopf 116, das Einstellelement 120 und die Phasenriegelschleife 124 können von einer herkömmlichen Konstruktion sein. Am meisten bevorzugt beinhaltet der Detektor 126 Modifikationen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. um die Verwendung von diesem Detektor innerhalb von bevorzugten Implementierungen eines Steuersystems zu ermöglichen. Ein akzeptabler Detektor wird in der Despain Anmeldung beschrieben und wird mit mehreren Einzelheiten nachstehend beschrieben. In Übereinstimmung mit der Erfindung arbeitet der Detektor 126 und die Positionsfehlersignal-Abschätzungsschaltung 130 zum Abschätzen des Positionsfehlers des Kopfs 116 mit einer Rate die wesentlich größer ist als diejenige, die für Festplattenlaufwerk-Steuersysteme herkömmlich ist. Er tut dies durch Bestimmen des tatsächlichen linearen Positionsfehlers jedes Mal, wenn der Servoburst innerhalb einer der Servokeile 122 durch den Kopf 116 erfasst wird. Zwischen den Servokeilen 122 und wenn der Kopf 116 die Daten entlang der Spur 114 liest, werden Werte der Positionsfehlersignal abgeleitet und verarbeitet und werden verwendet, um Werte der Verschiebung, die durch das Steuersystem korrigiert werden soll, verwendet.The magnetic disk 112 , as well as the arm 118 , the head 116 , the adjustment element 120 and the phase locked loop 124 can be of a conventional construction. Most preferably, the detector includes 126 Modifications in accordance with the present invention. to facilitate the use of this detector within preferred implementations of a control system. An acceptable detector is described in the Despain Application and will be described in more detail below. In accordance with the invention, the detector operates 126 and the position error signal estimating circuit 130 for estimating the positional error of the head 116 at a rate substantially greater than that conventional for hard disk drive control systems. It does so by determining the actual linear position error each time the servo burst occurs within one of the servo wedges 122 through the head 116 is detected. Between the servo wedges 122 and if the head 116 the data along the track 114 reads, values of the position error signal are derived and processed and are used to determine values of the displacement to be corrected by the control system.

Typischerweise werden die entlang der Spur 114 aufgezeichneten Daten in einem bestimmten Format codiert, dass eine Randbedingung den Daten auferlegt, die von dem System gespeichert werden. In dem vorliegenden Beispiel werden die Daten unter Verwendung von PRML codiert (partial response maximum likelihood), das besonders relevant für heutige Plattenlaufwerksindustrie ist. Der Detektor 126 umfasst einen Algorithmus zum Decodieren der Daten. Die Daten, so wie auf der Platte aufgezeichnet werden, weisen ein sich wiederholendes Timingmuster auf, das durch die Phasenriegelschleife 124 verwendet wird, um einen Referenztakt einzurichten. Dieser Decodierungs- und Fehlersignal-Erzeugungsprozess ist ähnlich wie derjenige, der in der Despain Anmeldung beschrieben wird, oder wie derjenige, der unter mit Bezugnahme auf 24 beschrieben wird.Typically, those are along the track 114 recorded data in a particular format that imposes a constraint on the data stored by the system. In the present example, the data is encoded using PRML (partial response maximum likelihood), which is particularly relevant to today's disk drive industry. The detector 126 includes an algorithm for decoding the data. The data, as recorded on the disc, has a repetitive timing pattern caused by the phase locked loop 124 is used to set up a reference clock. This decode and error signal generation process is similar to that described in the despain application or like that described with reference to FIG 24 is described.

In dem gegenwärtigen Beispiel sind die Drehgeschwindigkeit der Platte 112 und der Abstand der Servokeile 122 derart, dass die Servobursts der Keile 122 veranlasst werden, an dem Kopf 116 bei einer Frequenz von 15 kHz vorbeizugehen. Natürlich werden andere Raten für andere Systemkonstruktionen charakteristisch sein. Jedes Mal, wenn die Servokeile 122 an dem Kopf 116 vorübergehen, wird ein lineares Signal des tatsächlichen Positionsfehlers erzeugt. Sowohl die Größe als auch das Vorzeichen eines derartigen Signals sind bekannt wegen der Art, der Servobursts die innerhalb der Serokeile 122 aufgezeichnet werden.In the current example, the rotational speed of the disk 112 and the distance of the servo wedges 122 such that the servobursts of the wedges 122 be initiated at the head 116 pass by at a frequency of 15 kHz. Of course, other rates will be characteristic of other system designs. Every time the servo wedges 122 on the head 116 pass, a linear signal of the actual position error is generated. Both the magnitude and the sign of such a signal are known because of the nature of the servo bursts within the servo wedges 122 to be recorded.

Zwischen den Servokeilen 122 tastet der Kopf 116 Nachverfolgungsfehlerdaten bei einer Rate ab, die viel höher als die Rate des Auftretens der Servokeilen 122 an dem Kopf 116 ist. In dem gegenwärtigen Beispiel könnte die Datenrate 240 kHz sein und könnte sogar größer sein, wie beispielsweise bei einer Rate von 300 kHz, wenn gewünscht und wie durch die Anforderungen des Systems vorgegeben. Das Timing ist derart, dass ein Positionsfehlersignal aus den Daten innerhalb der Spur 114 bei einer Rate erzeugt wird, die um mehrere Faktoren höher als die Rate des Auftretens der Positionsfehlersignale ist, die durch das Erfassen der Servobursts innerhalb der Servokeile 122 erzeugt werden. Somit wird für jede Kette von vier Positionsfehlersignalen eines durch einen Sektor 122 erzeugt und die anderen drei könnten durch die Daten erzeugt werden, die entlang der Spur 114 aufgezeichnet sind. Demzufolge arbeitet das Positionsfehlersteuerungssystem bei einer Rate von 60 kHz in dem gegenwärtigen Beispiel. Dies ist ein Vierfaches der Abtastrate, die durch die Sektorservokeile 122 allein genommen verwendet wird.Between the servo wedges 122 gropes the head 116 Tracking error data at a rate much higher than the rate of occurrence of the servo wedges 122 on the head 116 is. In the current example, the data rate could be 240 kHz and could even be greater, such as at a rate of 300 kHz if desired and as dictated by the system requirements. The timing is such that a position error signal from the data within the track 114 is generated at a rate higher than the rate of occurrence of the position error signals by detecting the servo bursts within the servo wedges by several factors 122 be generated. Thus, for each string of four position error signals, one by one sector 122 The other three could be generated by the data along the track 114 are recorded. As a result, the position error control system operates at a rate of 60 kHz in the current example. This is a quadruple of the sampling rate provided by the sector servo wedges 122 used alone.

In Übereinstimmung mit der Erfindung wird durch eine Positionsfehlerabschätzung unter Verwendung des Absolutwert-Typs des Positionsfehlers, der aus den entlang der Spur 114 aufgezeichneten Datensignalen abgeleitet werden kann, eine sehr viel höhere Abtastrate möglich. Aspekte des Betriebs der Positionsfehlersignal-Abschätzungsschaltung 130 werden mit näheren Einzelheiten nachstehend in Verbindung mit dem Blockdiagramm der 17 beschrieben. 17 illustriert schematisch Aspekte der logischen Operationen, die durch das Servosteuersystem 110 der 16 und insbesondere der Positionsfehlersignal-Abschätzungsschaltungs 130 ausgeführt werden. 17 illustriert auch Aspekte der Modelle, die der Steuerlogik und dem Plattenlaufwerk zugrunde liegen. Die Diskussion der 17 ist in vielerlei Aspekten allgemeiner als die Darstellung in 16, die die Tatsache reflektiert, dass Aspekte des Steuerverfahrens für andere Systeme als Festplattenlaufwerke nützlich sind. In der Darstellung der 17 stellt der Servomechanismus 140 und die nicht lineare Karte 142 das Festplattenlaufwerk außer der Positionsfehlersignal-Abschätzungsschaltung 130 dar. Die nicht lineare Karte 142 verbindet das beobachtete Fehlersignal mit der Verschiebung des Kopfes aus dessen nomineller Position. Der Ausgang von der Logikschaltung 154 der 17 könnte an dem Einstellelement 120 (16) bereitgestellt werden oder könnte allgemeiner umgewandelt werden, bevor er an dem Einstellelement 120 bereitgestellt wird.In accordance with the invention, a position error estimate is made using the absolute value type of position error that results from along the track 114 Recorded data signals can be derived, a much higher sampling rate possible. Aspects of the operation of the position error signal estimation circuit 130 will be described in more detail below in connection with the block diagram of 17 described. 17 schematically illustrates aspects of the logical operations performed by the servo control system 110 of the 16 and in particular the position error signal estimation circuit 130 be executed. 17 also illustrates aspects of the models underlying the control logic and the disk drive. The discussion of 17 is more general than presentation in many aspects 16 reflecting the fact that aspects of the control process are useful for systems other than hard drives. In the presentation of the 17 represents the servo mechanism 140 and the non-linear map 142 the hard disk drive other than the position error signal estimation circuit 130 The non-linear map 142 connects the observed error signal to the displacement of the head from its nominal position. The output from the logic circuit 154 of the 17 could be on the adjustment 120 ( 16 ) or could be more generally converted before being attached to the adjustment element 120 provided.

Die Steuerlogikanordnung der 17 empfängt als Eingänge von dem Festplattenlaufwerk die Messungen von dessen abgetasteten Ausgangssignalen, einschließlich sowohl der herkömmlichen, linearen Servoinformation, die aus den Sektorservokeilen abgeleitet wird, als auch der Absolutwert-Servoinformation, die aus einer Fehler- oder Beschränkungsinformationscharakteristik der auf der Festplatte gespeicherten Daten abgeleitet werden könnte. Unabhängig von der Quelle der Absolutwert-Servoinformation stellt das dargestellte Beispiel die lineare Servoinformation bei einer relativ niedrigen Rate und die absolute Servoinformation bei einer sehr viel höheren Rate bereit. Somit wird die lineare Servoinformation bei einer Frequenz von Xs kHz bereitgestellt und die Absolutwert-Servoinformation wird bei einer sehr viel höheren Frequenz Xf kHz bereitgestellt. Das Steuersystem arbeitet bei einer Frequenz von Xc kHz, die höher als Xs ist, aber allgemein niedriger als Xf kHz sein kann. Im gegenwärtigen Beispiel können die Frequenzen Xs = 15 kHz, Xf = 240 kHz und Xc = 60 kHz sein, aber diese Werte sind nur beispielhaft.The control logic arrangement of 17 receives as inputs from the hard disk drive the measurements of its sampled output signals, including both the conventional linear servo information derived from the sector servo wedges and the absolute value servo information derived from an error or constraint information characteristic of the data stored on the hard disk could. Regardless of the source of absolute value servo information, the illustrated example provides linear servo information at a relatively low rate and absolute servo information at a much higher rate. Thus, the linear servo information is provided at a frequency of Xs kHz and the absolute value servo information is provided at a much higher frequency Xf kHz. The control system operates at a frequency of Xc kHz which is higher than Xs, but generally lower than Xf kHz. In the present example, the frequencies may be Xs = 15 kHz, Xf = 240 kHz and Xc = 60 kHz, but these values are only examples.

Für das Festplattenlaufwerk (Hard Disk Drive; HDD) des Beispiels ist y die Verschiebung bzw. Abweichung und f(y) ist das beobachtbare PES entsprechend zu der Verschiebung und erzeugt aus einem Lesen der Datenspur. f(y) wird als ein kontinuierliches Signal dargestellt und in der Praxis kann f(y) bei Abtastfrequenzen wie 200 MHz verfügbar sein. Das Servosteuersystem ist dafür ausgelegt mit einer signifikant höheren Frequenz als die lineare Servoinformationsfrequenz zu arbeiten, weil der Betrieb mit der höheren Frequenz die bessere Spurnachverfolgung und Beruhigungseigenschaften von bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erlaubt.For the hard disk drive (Hard Disk Drive, HDD) of the example, y is the displacement or Deviation and f (y) is the observable PES corresponding to the Shift and generated from reading the data track. f (y) becomes as a continuous signal and in practice can f (y) be available at sampling frequencies such as 200 MHz. The servo control system is for that designed with a significantly higher frequency than the linear one Servo information frequency to work, because the operation with the higher Frequency better tracking and sedation features of preferred embodiments of the present invention.

Es ist nicht notwendig bei der höheren Frequenz der Absolutwert-Servoinformation zu arbeiten, um ein verbessertes Betriebsverhalten zu erhalten. In bestimmten Umständen wird nicht bevorzugt bei der höchsten Frequenz zu arbeiten, weil die benötigte Schaltungsanordnung komplexer ist und das sich ergebende System nicht so stabil sein kann, wie dies gewünscht ist. Es sollte erwähnt werden, dass ein optimales Steuersystem für eine Systemabtastinformation bei einer Rate von 15 kHz relativ unterschiedlich von einer optimalen Steuersystem-Abtastinformation bei 60 kHz ist. Ferner wird nicht erwartet, dass ein Steuersystem, welches geeignet ist zum Durchführen von Korrekturen unter der Verwendung einer Information, die bei einer Rate von 60 kHz abgetastet ist, optimal für ein System ist, welches bei einer Rate von 240 kHz arbeitet Demzufolge könnten unterschiedliche mögliche Modelle der Systemdynamik bei unterschiedlichen Fällen in der Steuerlogik, die in 17 dargestellt ist, verwendet werden. Das nachstehend unter Bezugnahme auf 20 beschriebene Steuersystem wird teilweise gewählt, um bei einer Frequenz von 60 kHz zu arbeiten, wobei bestimmte der Servoinformations-Abtastwerte (einer von 4) eine lineare Servoinformation mit einer beobachteten Größe und einem Vorzeichen darstellt und andere der Servoinformations-Abtastwerte, (3 von 4) eine Absolutwert-Servoinformation darstellen, die bei einer höheren Frequenz erhältlich ist, aber mit einem abgeschätzten Vorzeichen. Die Absolutwert-Servoinformations-Abtastwerte sind selbst das Ergebnis von mehreren Beobachtungen des Positionsfehlersignals.It is not necessary to operate at the higher frequency of the absolute value servo information to obtain improved performance. In certain circumstances, it is not preferred to operate at the highest frequency because the circuitry needed is more complex and the resulting system may not be as stable as desired. It should be noted that an optimal control system for system scan information at a rate of 15 kHz is relatively different from optimal control system scan information at 60 kHz. Further, a control system capable of making corrections using information sampled at a rate of 60 kHz is not expected to be optimal for a system operating at a rate of 240 kHz Models of system dynamics in different cases in the control logic, which in 17 is shown used. The following with reference to 20 The control system described is partially chosen to operate at a frequency of 60 kHz, with certain of the servo information samples (one of 4) representing linear servo information having an observed magnitude and sign, and others of the servo information samples, (3 of 4). represent absolute value servo information available at a higher frequency but with an estimated sign. The absolute value servo information samples themselves are the result of several observations of the position error signal.

Die Anordnung der 17 umfasst einen Servomechanismus 140, der eine Kopf-zu-Spur Verschiebung y bei Intervallen während eines normalen Betriebs erzeugt. In dem Servosteuerungssystem-Modell der 17 stellt der Servomechanismus 140 die dynamischen Eigenschaften des Servomechanismus und das Ansprechverhalten davon in einer größtenteils herkömmlichen Weise dar. Die dargestellt Steuerlogik verwendet ein Zeit-invariantes Modell für die dynamischen Eigenschaften des Servomechanismus, beschrieben mit den folgenden Gleichungen: X = AX + Bu, X(0) = Xo y = CX (1)wobei X der Zustandsvektor ist, y der skalare Ausgang ist und u der skalare Eingang ist. Die Matrizen A, B, C weisen jeweils geeignete Dimensionen mit konstanten Koeffizienten auf. Dieses Modell ist eine Approximation eines komplexeren Modells der dynamischen Servoeigenschaften, das in einigen Fällen bevorzugt ist und nachstehend diskutiert wird. Ein einfaches Modell, welches die dominanten Charakteristiken der dynamischen Eigenschaften einfängt, wird in anderen Fällen bevorzugt, weil ein einfaches Modell zu einem einfacheren und hinsichtlich der Berechnungen weniger aufwendigen Algorithmus und einem weniger aufwendigen Steuerungsdesign führt.The arrangement of 17 includes a servo mechanism 140 which produces a head-to-track displacement y at intervals during normal operation. In the servo control system model of 17 represents the servo mechanism 140 The dynamic properties of the servomechanism and the response thereof in a mostly conventional manner. The control logic illustrated uses a time-invariant model for the dynamic properties of the servomechanism described with the following equations: X = AX + Bu, X (0) = X O y = CX (1) where X is the state vector, y is the scalar output, and u is the scalar input. The matrices A, B, C each have suitable dimensions with constant coefficients. This model is an approximation of a more complex model of dynamic servo properties, which in some cases is preferred and discussed below. A simple model that captures the dominant characteristics of the dynamic properties is preferred in other cases because a simple model results in a simpler and less computationally complex algorithm and a less expensive control design.

Der Ausgang y des Servomechanismus 140 ist ein Eingang zu einer nicht linearen Karten 142 von y. Hierbei ist y die Verschiebung der gesteuerten Variablen, die nicht direkt beobachtbar ist, und die nicht lineare Karte erzeugt das Positionsfehlersignal, welches beobachtbar ist Ein Beispiel der Karte 142 ist in 18 gezeigt und entsprechend allgemein den Fehlerinformationsgraphen, der in den 13 & 14 dargestellt sind. Der Ausgang y wird in eine nicht lineare Funktion f(y) umgewandelt, die die Fehlerrate darstellt. Ein gegebener Wert von f(y) könnte durch zwei mögliche Werte von y, die y+ und y sind, erzeugt werden. Die Karte 142 stellt dar, was in dem Plattenlaufwerk passiert, um das Positionsfehlersignal f(y) zu erzeugen. An sich reflektiert diese Karte nicht eine logische Schaltungsanordnung, sondern illustriert anstelle davon, wie das Plattenlaufwerk die beobachtbare Variable erzeugt, die als eine Anzeige der Verschiebung verwendet werden kann.The output y of the servo mechanism 140 is an entrance to a non-linear maps 142 from y. Here, y is the displacement of the controlled variable which is not directly observable, and the non-linear map produces the position error signal which is observable. An example of the map 142 is in 18 and, generally, the error information graph included in the 13 & 14 are shown. The output y is converted to a non-linear function f (y) representing the error rate. A given value of f (y) could be generated by two possible values of y, which are y + and y - . The map 142 represents what happens in the disk drive to produce the position error signal f (y). As such, this card does not reflect logic circuitry but instead illustrates how the disk drive generates the observable variable that can be used as an indication of the displacement.

Der Block 144 in der Anordnung der 17 ist eine Abtast- und Halte-(S/H)Einrichtung, die den Wert von f(y) bei einer Abtastfrequenz von Xf kHz abtastet und hält. Die S/H Einrichtung wird typischerweise als ein Haltevorgang, der nullten Ordnung (Zero Order Hold; ZOH) implementiert und kann in Hardware oder Software implementiert werden. In dem gegenwärtigen Beispiel ist Xf = 240 kHz, was bedeutet, dass Abtastwerte von f(y) bei jeden T240 = 10–3/240 Sekunden verfügbar sind. Der Ausgang der S/H Einrichtung 144 ist f(y)j = f(jT240)was eine Sequenz von Schritten mit Werten f(y)j zu Zeiten t = jT240, j = 1, 2, ... ist, mit anderen Worten f(y)j = f(y(t)) für jT240 ≤ t < (j + 1)T240.The block 144 in the arrangement of 17 is a sample and hold (S / H) device which samples and holds the value of f (y) at a sampling frequency of Xf kHz. The S / H device is typically implemented as a zero order hold (ZOH) and can be implemented in hardware or software. In the current example, Xf = 240 kHz, which means that samples of f (y) are available every T 240 = 10 -3 / 240 seconds. The output of the S / H device 144 is f (y) j = f (jT 240 ) which is a sequence of steps with values f (y) j at times t = jT 240 , j = 1, 2, ..., in other words f (y) j = f (y (t)) for jT 240 ≤ t <(j + 1) T 240 .

Ein Block 146 gegenüberliegend zu dem Block 144 ist eine Abtast- und Halte-(S/H)-Einrichtung, die den Wert von y bei einer Abtastfrequenz von Xs kHz abtastet und hält. In dem vorliegenden Beispiel ist Xs = 15 kHz. Dies bedeutet, dass eine lineare Servoinformationskomponente bei niedriger Frequenz von y bei jeden T15 = 10–3/15 Sekunden verfügbar. Der Ausgang der S/H Einrichtung ist eine Sequenz von Schritten mit Werten

Figure 00300001
= y(kT15) zu der Zeit t = kT15, k = 1, 2, ..., d.h.
Figure 00300002
= y(t) für kT15 ≤ t < (k + 1)T15.A block 146 opposite to the block 144 is a sample and hold (S / H) device which samples and holds the value of y at a sampling frequency of Xs kHz. In the present example, Xs = 15 kHz. This means that a low frequency linear servo information component of y is available every T 15 = 10 -3 / 15 seconds. The output of the S / H device is a sequence of steps with values
Figure 00300001
= y ( k T 15 ) at the time t = k T 15 , k = 1, 2, ..., ie
Figure 00300002
= y (t) for k T 15 ≤ t <( k + 1) T 15 .

Die Abtast- und Halte-Einrichtung 144 ist mit einer inversen Karte 148 gekoppelt. Die inverse Karte 148 stellt die Invertierung der Funktion, die durch die nicht lineare Karte 142 bereitgestellt wird und die Invertierung der Funktion, die in 18 geplottet ist, bereit. Wohingegen die nicht lineare Karte 142 die Fehlerrate f(y) für den skalaren Wert y bereitstellt, stellt die inverse Karte 148 die skalaren Verschiebungswerte yj + und yj im Ansprechen auf die Fehlerrate f(y)j bereit. Insbesondere verwendet die inverse Karte 148 die abgetasteten Werte von f(y)j und die nicht lineare Abbildung, um die entsprechenden Sätze von möglichen Werten von y zu Zeitintervallen t = jT240 zu ermitteln. Wie in 18 gezeigt werden diese Werte mit yj , yj + bezeichnet. Für einen gegebenen Wert von f(y)j gibt es zwei mögliche Werte von y bei t = jT240, d.h. yj = y(jT240), yj + = y+(T240). The sample and hold device 144 is with an inverse card 148 coupled. The inverse card 148 represents the inversion of the function by the non-linear map 142 is provided and the inversion of the function, which in 18 plotted, ready. Whereas the non-linear map 142 provides the error rate f (y) for the scalar value y, represents the inverse map 148 the scalar shift values y j + and y j - in response to the error rate f (y) j . In particular, the inverse card uses 148 the sampled values of f (y) j and the non-linear mapping to determine the corresponding sets of possible values of y at time intervals t = jT 240 . As in 18 these values are shown by y j -, y j +, respectively. For a given value of f (y) j, there are two possible values of y at t = jT 240 , ie y j - = y - (jT 240 ) y j + = y + (T 240 ).

Ein Ausgang der inversen Karte 148 und der Ausgang der Abtast- und Halte-Einrichtung 146 werden an einen ersten Abschätzr 150 (Abschätzer 1) gekoppelt. Als eine praktische Vorgehensweise sind die inverse Karte 148 und die Abschätzer als Software implementiert, obwohl Aspekte in Hardware implementiert werden könnten. Der Abschätzer 1 wird durch die folgende Gleichungen beschrieben, in denen die Buchstaben A, B, C diskrete Formen der voranstehend diskutierten Matrizen anzeigen: x ^1,j+1 = A240x ^1,j + B240uk + K240(C240x ^1,jy +j ), x ^(jT240) = IC1 y ^1,j = C240x ^1,j mit

  • • x ^1,j = x ^1(jT240) der Wert des Zustands x ^1 zu der Zeit t = jT240
  • Figure 00310001
An exit of the inverse map 148 and the output of the sample and hold device 146 become to a first estimate 150 (Estimator 1) coupled. As a practical course of action are the inverse map 148 and the estimators implemented as software, although aspects could be implemented in hardware. The estimator 1 is described by the following equations, in which the letters A, B, C indicate discrete forms of the matrices discussed above: x ^ 1, j + 1 = A 240 x ^ 1, j + B 240 u k + K 240 (C 240 x ^ 1, j - y + j ) x ^ (jT 240 ) = IC 1 y ^ 1, j = C 240 x ^ 1, j With
  • • x ^ 1, j = x ^ 1 (jT 240 ) is the value of the state x ^ 1 at the time t = jT 240
  • Figure 00310001

Idealerweise sollte y j + gleich zu yj = y(jT240) sein. In diesem Fall kann eingerichtet werden, dass x ^1,j → xj, y ^1,j → yj; da j → ∞ geht, wobei xj = x(jT240) ist Mit anderen Worten, der Zustand des Abschätzers konvergiert auf den tatsächlichen Zustand des Systems. Da yj nicht verfügbar ist, das heißt, es kann nicht beobachtet werden, wird der abgeschätzte Wert yk = y(kT15) verwendet. Dies ist die tatsächliche Messung von y bei t = kT15 (diejenigen Intervalle, bei denen die lineare Servoinformation verfügbar ist) und für die Zeiten, zu denen

Figure 00310002
nicht verfügbar ist, wird die positive Verschiebung, die aus beobachteten PES erzeugt wird, unter Verwendung der inversen Karte 148 yj + verwendet. Wegen der Konvention der Notation ist yj + der Wert von yj = y(jT240), wenn yj positiv ist oder yj , wenn yj negativ ist. Da aus der Messung f(y)j zwei mögliche Werte yj +, yj erhalten werden, schätzt der Abschätzer 1 die Werte von yj + ab und ein zweiter Abschätzer nimmt den Wert von yj an. Der zweite Abschätzer (Abschätzer 2) ist mit einem Block 152 in 17 dargestellt.

  • • A240, B240, C240 sind die entsprechenden Matrizen, die durch Diskretisierung des Servomechanismus 140 mit einer Abtastperiode T240 = 10–3/240 Sekunden erhalten wird. Sie werden mit den folgenden Beziehungen gegeben:
  • Figure 00310003
  • • uk = u(kT60) ist der Stellglied-Eingang zu dem Servomechanismus 140 bei t = kT60, k = 1, 2, ... durch den Controller zu erzeugen, wobei T60 = 10–3/60 Sekunden die von der Regelschleife verwendete Abtastperiode ist.
  • • K240 ist eine Designmatrix, die so gewählt ist, dass die Matrix A240 + K240C Eigenwerte mit einer Größe kleiner als eins und nahe zu Null aufweist Der Ort der Eigenwerte beeinflusst die Geschwindigkeit des Ansprechverhaltens des Abschätzers dahingehend, dass das System schneller ist, wenn sie nahe zu Null sind.
  • • x ^1(jT240) = IC1 zeigt die Initialisierung der Sequenz zur Zeit t = jT240, für irgendeine ganze Zahl j bis IC1, erzeugt durch den nicht linearen Logikblock 154, der mit den Ausgängen der Abschätzer 150 und 152 gekoppelt ist.
  • • y ^1,j = y ^1(jT240) ist der Ausgang des Abschätzers 1.
Ideally should y j + equal to y j = y (jT 240 ). In this case it can be established that x ^ 1, jxj , y ^ 1, jyj ; since j → ∞, where x j = x (jT 240 ) In other words, the state of the estimator converges to the actual state of the system. Since y j is not available, that is, it can not be observed, the estimated value y k = y ( k T 15 ). This is the actual measurement of y at t = k T 15 (those intervals at which the linear servo information is available) and for the times at which
Figure 00310002
is not available, the positive shift generated from observed PES is obtained using the inverse map 148 y j + used. Because of the convention of notation, y j + is the value of y j = y (jT 240 ) if y j is positive or y j - if y j is negative. Since two possible values y j + , y j - are obtained from the measurement f (y) j , the estimator 1 estimates the values of y j + and a second estimator takes the value of y j - . The second estimator (estimator 2) is one block 152 in 17 shown.
  • • A 240 , B 240 , C 240 are the corresponding matrices created by discretization of the servo mechanism 140 with a sampling period T 240 = 10 -3 / 240 seconds. They are given with the following relationships:
  • Figure 00310003
  • • u k = u (kT 60 ) is the actuator input to the servo mechanism 140 at t = kT 60 , k = 1, 2, ... by the controller, where T 60 = 10 -3 / 60 seconds is the sampling period used by the control loop.
  • K 240 is a design matrix chosen such that the matrix A 240 + K 240 C has eigenvalues smaller than one size and close to zero. The location of the eigenvalues affects the speed of the estimator's response to make the system faster is when they are close to zero.
  • • x ^ 1 ( j T 240 ) = IC 1 shows the initialization of the sequence at time t = j T 240 , for any integer j to IC 1 , generated by the non-linear logic block 154 , with the exits of the appraisers 150 and 152 is coupled.
  • • y ^ 1, j = y ^ 1 (jT 240 ) is the output of the estimator 1.

Es sei darauf hingewiesen, dass dann, wenn für jedes j, yj positiv ist, was bedeutet, dass yj + der Wert von y ist, der f(y)j erzeugt hat, dann der Abschätzer 1 annimmt, dass y ^j → yj ist, wenn j → ∞ geht.It should be noted that if, for each j, y j is positive, meaning that y j + is the value of y that produced f (y) j , then the estimator 1 assumes that y ^ j → y j is when j → ∞ goes.

Der Abschätzer 2, der der Block 152 in 17 ist, wird mit den folgenden Gleichungen beschrieben: x ^2,j+1 = A240x ^2,j + B240uk + K240(C240x ^2,jy j ), x ^2(jT240) = IC2 y ^2,j = C240x ^2,j mit

Figure 00320001

  • • A240, B240, K240, C240, uk sind wie beim Abschätzer 1 definiert.
  • • x ^2(jT240) = IC2 zeigt die Initialisierung der Sequenz x ^2,j zur Zeit t = jT240 auf den Wert IC2, der durch die nicht lineare Logik 154 erzeugt wird.
  • • Der Ausgang des Abschätzers 2 ist y ^2,j = y ^2(jT240) zur Zeit t = jT240.
The appraiser 2, the block 152 in 17 is described with the following equations: x ^ 2, j + 1 = A 240 x ^ 2, j + B 240 u k + K 240 (C 240 x ^ 2, j - y - j ) x ^ 2 ( j T 240 ) = IC 2 y ^ 2, j = C 240 x ^ 2, j With
Figure 00320001
  • • A 240 , B 240 , K 240 , C 240 , u k are defined as in estimator 1.
  • • x ^ 2 ( j T 240 ) = IC 2 shows the initialization of the sequence x ^ 2, j at time t = j T 240 to the value IC 2 , by the non-linear logic 154 is produced.
  • The output of the estimator 2 is y ^ 2, j = y ^ 2 (jT 240 ) at time t = jT 240 .

Der Abschätzer 2 nimmt an, dass der Wert von y bei der inversen Abbildung von f(y) negativ ist und verwendet yj für den möglichen Korrekturwert von y bei t = jT240 mit der Ausnahme von Fällen der Zeit, bei der j = 16k ist, d.h. die lineare Servoinformation verfügbar ist, wobei in diesem Fall der gemessene Wert von y,

Figure 00320002
= y(kT15) verwendet wird.The estimator 2 assumes that the value of y in the inverse map of f (y) is negative and uses y j - for the possible correction value of y at t = jT 240 except for cases of time where j = 16 k ie the linear servo information is available, in which case the measured value of y,
Figure 00320002
= y ( k T 15 ) is used.

Die Eingänge zu dem nicht linearen logischen Block 154 sind y ^1,j = y ^1(jT240), y ^2,j = y ^2(jT240),

Figure 00320003
= y(kT15) und yj +, yj , wobei j, k die Zeitindices sind, die den Abtastfrequenzen 240 kHz (Servo mit hoher Frequenz) bzw. 15 kHz (lineare Servo) entsprechen. Der Ausgang des Logikblocks 154 ist die Abschätzung des Signals y bei t = kT60 und wird mit y ^k = y ^(kT60) bezeichnet, wobei k der Zeitindex entsprechend zu der Abtastsequenz von 60 kHz ist. Die Beziehung der Indices ist in 19 gezeigt.The inputs to the non-linear logic block 154 are y ^ 1, j = y ^ 1 (jT 240 ), y ^ 2, j = y ^ 2 (jT 240 ),
Figure 00320003
= y ( k T 15 ) and y j + , y j - , where j, k are the time indices corresponding to the sampling frequencies 240 kHz (high frequency servo) and 15 kHz (linear servo), respectively. The output of the logic block 154 is the estimate of the signal y at t = kT 60 and is denoted by y ^ k = y ^ (kT 60 ), where k is the time index corresponding to the sampling sequence of 60 kHz. The relationship of the indices is in 19 shown.

Der Index k entspricht der Zeit t = kT15 The index k corresponds to the time t = k T 15

Der Index k entspricht der Zeit t = kT60 The index k corresponds to the time t = kT 60

Der Index j entspricht der Zeit t = jT240 The index j corresponds to the time t = jT 240

ŝk ist die Abschätzung des Vorzeichens sk von yk = y(kT60). Die Funktionen der nicht linearen Logikschaltung 154 werden wie folgt beschrieben:

  • 1. Wenn j = 16k ist, dann ist ŝk = sgn(
    Figure 00320004
    ), mit anderen Worten, wenn j = 16k ist, bedeutet dies, dass der Zeitpunkt t = kT60 ist Da der Wert der linearen Servoinformation
    Figure 00320005
    = y(kT60) zu diesem Zeitpunkt verfügbar ist, ist das Vorzeichen von
    Figure 00320006
    bekannt und wird zur Verwendung durch das Steuersystem ausgegeben.
  • 2. Wenn yj + oder f(yj) bei j = 4k größer als ε% der Spurbreite ist, d.h., der Kopf wird ausreichend weit weg von der nominellen Zielspurposition verschoben, dann gilt ŝk = ŝk-1. Der Anfangswert der Vorzeichenabschätzung wird so gewählt, dass er das tatsächliche Signal bei dem letzten Abtastintervall ist. Mit anderen Worten, wenn der Wert von yj + oder f(yj) > ε% ist, wobei ε > 0 eine Zahl ist, die den Rauschpegel anzeigt, wird keine Vorzeichenänderung von dem vorangehenden Schritt angenommen und deshalb bleib das Vorzeichen das gleiche. Der Wert von ε wird z.B. so gewählt, dass er geringfügig höher als der Rauschpegel an dem Ausgang y ist.
  • 3. Wenn yj + oder f(yj) bei j = 4k kleiner als ε% ist, dann gibt es zwei Fälle:
  • 3a. Fall I Der Wert von y pk von yk wird unter Verwendung des Filters y ^pk = 2y ^k – y ^k-1 vorhergesagt, das unter Verwendung einer linearen Interpolation zwischen y ^k-1 und y ^k-2 entwickelt wird. Wenn sgn(y ^pk) = sgn(y ^k-1)ist, dann gilt: ŝk = ŝk-1. Mit anderen Worten, wenn das Vorzeichen des interpolierten nächsten Schrittwerts von yk so vorhergesagt wird, dass es das Vorzeichen der Abschätzung y ^k-1 in dem vorangehenden Schritt ist, dann wird keine Vorzeichenänderung erwartet und deshalb ist ŝk = ŝk-1.
  • 3b. Fall II Wenn sgn(y ^pk) ≠ sgn(y ^k-1) ist, dann gilt:
    Figure 00330001
    und IC1 = x ^2,j wenn ŝk = –1 und j = 4k IC2 = x ^1,j wenn ŝk = +1 und j = 4k
ŝ k is the estimate of the sign s k of y k = y (kT 60 ). The functions of the non-linear logic circuit 154 are described as follows:
  • 1. If j = 16 k is, then ŝ k = sgn (
    Figure 00320004
    ), in other words, if j = 16 k is, this means that the time t = k T 60 is the value of the linear servo information
    Figure 00320005
    = y ( k T 60 ) is available at this time, the sign of
    Figure 00320006
    and is issued for use by the control system.
  • 2. If y j + or f (y j ) at j = 4k is greater than ε% of the track width, ie, the head is displaced sufficiently far away from the nominal target track position, then ŝ k = ŝ k-1 . The initial value of the sign estimate is chosen to be the actual signal at the last sampling interval. In other words, if the value of y j + or f (y j )> ε%, where ε> 0 is a number indicating the noise level, no sign change is taken from the previous step, and therefore the sign remains the same , For example, the value of ε is chosen to be slightly higher than the noise level at the output y.
  • 3. If y j + or f (y j ) is less than ε% at j = 4k, then there are two cases:
  • 3a. Case I The value of y pk of y k is made using the filter y ^ pk = 2y ^ k - y ^ k-1 predicted, which is developed using a linear interpolation between y ^ k-1 and y ^ k-2 . If sgn (y ^ pk ) = sgn (y ^ k-1 ) is, then: ŝ k = ŝ k-1 . In other words, if the sign of the interpolated next step value of y k is predicted to be the sign of the estimate y k-1 in the previous step, then no sign change is expected and therefore ŝ k = ŝ k-1 ,
  • 3b. Case II If sgn (y ^ pk ) ≠ sgn (y ^ k-1 ), then:
    Figure 00330001
    and IC 1 = x ^ 2, j if ŝ k = -1 and j = 4k IC 2 = x ^ 1, j if ŝ k = +1 and j = 4k

Mit anderen Worten, wenn das Vorzeichen des vorhergesagten Werts von yk sich von dem Vorzeichen der Abschätzung y ^k-1 in dem vorangehenden Schritt unterscheidet, dann wird erwartet, dass sich das Vorzeichen von yk sich in diesen Zeitintervallen ändert. In diesem Fall wird der voranstehend diskutierte Vergleich durchgeführt, um zu bestimmen, wie nahe die Ausgänge der Abschätzer zu den angenommenen richtigen Werten von yj +, yj sind. Wenn z.B. yj positiv war, dann war yj + der richtige Wert, und wenn yj negativ war, dann war yj der richtige Wert. Deshalb wird der Abschätzer, der den richtigen Wert verwendet hat, einen abgeschätzten Ausgang haben, der näher zu dem richtigen Wert ist. Wenn z.B. (y ^21,j – y+j 2)2 < (y ^22,j – yj 2)2 bei j = 4k erfüllt ist, dann bedeutet dies, dass der Abschätzer 1 derjenige ist, der den richtigen Wert verwendet hat, was wiederum impliziert, dass yj erwartungsgemäß positiv ist, mit anderen Worten, ŝk = 1. Wenn die obige Ungleichung nicht erfüllt ist, dann würde dies implizieren, dass der Abschätzer 2 der richtige ist und ŝk = –1 ist. Der unrichtige Abschätzer muss seinen Zustand neu initialisiert auf denjenigen des richtigen Abschätzers haben, um zu verhindern, dass sich die vorangehenden Abschätzungsfehler ausbreiten. Deshalb werden die Anfangsbedingungen IC1, IC2 für die Abschätzer wie oben angedeutet gewählt.In other words, if the sign of the predicted value of y k is different from the sign of the estimate y k-1 in the previous step, then the sign of y k is expected to change in those time intervals. In this case, the comparison discussed above is performed to determine how close the outputs of the estimators are to the assumed correct values of y j + , y j - . For example, if y j was positive, then y j + was the correct value, and if y j was negative, then y j - was the correct value. Therefore, the estimator that used the correct value will have an estimated output that is closer to the correct value. If eg (y ^ 2 1, j - y + j 2 ) 2 <(y ^ 2 2, j - y - j 2 ) 2 is satisfied at j = 4k, then this means that the estimator 1 is the one that has used the correct value, which in turn implies that y j is expected to be positive, in other words, ŝ k = 1. If the above inequality does not is satisfied, then this would imply that the estimator 2 is the correct one and ŝ k = -1. The incorrect estimator must have its state reinitialized to that of the correct estimator to prevent the previous estimation errors from propagating. Therefore, the initial conditions IC 1 , IC 2 for the estimators are selected as indicated above.

1. Abschätzen von y ^k 1. Estimate y ^ k

Die Abschätzung von y ^k wird wie folgt gebildet:The estimate of y ^ k is formed as follows:

Figure 00340001
Figure 00340001

Mit anderen Worten, die Abschätzung y ^k = y ^(kT60) ist die Operation bei dem Zeitpunkt (k = 4k), wobei

Figure 00340002
, der tatsächliche abgetastete Wert von y verfügbar ist und verwendet wird, weil die lineare Servoinformation sowohl die Größe als auch das Vorzeichen für die Verschiebung bereitstellt. Wenn nicht, dann wird der Ausgang des Abschätzers zu allen anderen Zeitintervallen verwendet, in Abhängigkeit von dem Wert von ŝk. Wenn ŝk = 1 ist, dann wird der Ausgang des Abschätzers 1 verwendet, und wenn ŝk = –1 ist, dann wird der Ausgang des Abschätzers 2 verwendet.In other words, the estimate y ^ k = y ^ (kT 60 ) is the operation at the time (k = 4 k ), in which
Figure 00340002
For example, the actual sampled value of y is available and used because the linear servo information provides both the magnitude and sign for the displacement. If not, then the output of the estimator is used at all other time intervals, depending on the value of ŝ k . If ŝ k = 1, then the output of the estimator 1 is used, and if ŝ k = -1, then the output of the estimator 2 is used.

Der abgeschätzte Wert von y ^k von y bei t = kT60 wird verwendet, um einen Controller zu konstruieren, um bei einer Frequenz von 60 kHz zu arbeiten. Die Konstruktion eines geeigneten Servosystems ist herkömmlich und kann z.B. in Übereinstimmung mit den allgemeinen Lehren des Kapitels 14 von Franklin et al., Digital Control of Dynamic Systems, 649–687 (1998) konstruiert werden, wobei dieses Kapitel das sogenannte Workman Modell beschreibt. Das Blockdiagramm des Controllers zusammen mit den Blöcken zum Erzeugen von yk sind in 20 gezeigt. Das dargestellte Steuersystem, einschließlich der Abschätzer, der nicht linearen Logik und des Controllers, wird vorzugsweise unter Verwendung von Software implementiert, z.B. innerhalb eines digitalen Signalprozessors, wie gegenwärtig herkömmlich in dem technischen Gebiet ist.The estimated value of y ^ k of y at t = kT 60 is used to construct a controller to operate at a frequency of 60 kHz. The construction of a suitable servo system is conventional and may be constructed, for example, in accordance with the general teachings of Chapter 14 of Franklin et al., Digital Control of Dynamic Systems, 649-687 (1998), this chapter describing the so-called Workman model. The block diagram of the controller together with the blocks for generating y k are in 20 shown. The illustrated control system, including the estimators, the non-linear logic, and the controller, is preferably implemented using software, eg, within a digital signal processor, as presently conventional in the art.

Die Anordnung der 20 umfasst einen Controller-Beobachter 160, der den Beobachter darstellt, der den abgeschätzten Wert von y verwendet, um eine Abschätzung des Zustands x des Modells des Servomechanismus zu Zeitpunkten t = kT60 zu erzeugen, wobei T60 = 10–3/60 Sekunden ist. Der Controller 160 wird mit den folgenden Gleichungen beschrieben x ^k+1 = A60x ^k + B60uk + G60[C60x ^k – y ^k]mit:

  • • A60, B60, C60 die diskreten Zeitmatrizen des dynamischen Modells (1) des Servomechanismus abgetastet bei 60 kHz sind, mit anderen Worten:
    Figure 00340003
  • • G60 eine Matrix ist, die so gewählt ist, dass die Eigenwerte von A60 + G60C60 eine Größe kleiner als Eins und nahezu Null haben.
The arrangement of 20 includes a controller observer 160 representing the observer using the estimated value of y to generate an estimate of the state x of the model of the servo mechanism at times t = kT 60 , where T 60 = 10 -3 / 60 seconds. The controller 160 is described with the following equations x ^ k + 1 = A 60 x ^ k + B 60 u k + G 60 [C 60 x ^ k - y ^ k ] With:
  • • A 60 , B 60 , C 60 are the discrete time matrices of the dynamic model (1) of the servo mechanism sampled at 60 kHz, in other words:
    Figure 00340003
  • • G 60 is a matrix chosen so that the eigenvalues of A 60 + G 60 C 60 have a size smaller than one and close to zero.

Die Anordnung der 20 umfasst den Block 162, der ein Steuersignal uk im Ansprechen auf den Eingang einer Abschätzung der Variablen x ausgibt. Das Ausgangssteuersignal wird folgendermaßen gegeben: uk = –K60x ^k mit:

  • • K60 eine Controller-Verstärkungsmatrix ist, die so konstruiert ist, dass die Größen der Eigenwerte der Matrix A60 – B60K60 kleiner als Eins sind und in anderen Bereichen, um die Steuerziele zu erfüllen. Der Wert von K60 kann unter Verwendung eines H Frequenzdomänen-Ansatz oder anderen geeigneten Verfahren gewählt werden. Für den Fall eines Festplattenlaufwerks (HDD) ist y die Verschiebung und die Controllerverstärkung K60 wird vorzugsweise dafür ausgelegt, um die folgenden Ziele zu erfüllen:
  • • Erreichen einer Spursuche in weniger als 1,5 Millisekunden. Eine Spursuche wird als vollständig angenommen, wenn die Verschiebung weniger als 3% der Spurbreite ist.
  • • Die Systembandbreite der geschlossenen Schleife sollte nicht 1,5 kHz überschreiben, um eine Anregung der Hochfrequenzmoden des Systems zu vermeiden.
  • • Die maximale Spitze der komplementären Empfindlichkeit und der Empfindlichkeitsfunktionen sollte 3–4 dB nicht überschreiten, um eine Verstärkung von Störungen zu vermeiden, und ausreichende Systemberuhigungszeit und Systemrobustheit zu ermöglichen. Die Funktionen der komplementären Empfindlichkeit Hcs und der Empfindlichkeit Hs werden jeweils wie folgt definiert:
    Figure 00350001
    wobei K(s) die Controller-Übertragungsfunktion bezeichnet und H(s) die Übertragungsfunktion der dynamischen Eigenschaften des Festplattenlaufwerks bezeichnet. Es sei darauf hingewiesen, dass das bestimmte Servosteuerungsmodell für jedes Plattenlaufwerk angepasst werden wird und im allgemeinen für jedes bestimmte Laufwerk, um ein optimales Betriebsverhalten zu erhalten.
The arrangement of 20 includes the block 162 which outputs a control signal u k in response to the input of an estimate of the variable x. The output control signal is given as follows: u k = -K 60 x ^ k With:
  • K 60 is a controller gain matrix designed so that the eigenvalues of matrix A 60 -B 60 K 60 are less than unity and in other ranges to meet the control objectives. The value of K 60 may be chosen using a H frequency domain approach or other suitable method. In the case of a hard disk drive (HDD), y is the displacement and the controller gain K 60 is preferably designed to meet the following objectives:
  • • Achieving a track search in less than 1.5 milliseconds. A track search is considered complete when the displacement is less than 3% of the track width.
  • • The closed loop system bandwidth should not overwrite 1.5 kHz to avoid exciting the system's high frequency modes.
  • • The maximum peak of the complementary sensitivity and sensitivity functions should not exceed 3-4 dB to avoid amplification of noise and allow for sufficient system settling time and system robustness. The functions of the complementary sensitivity Hcs and the sensitivity Hs are respectively defined as follows:
    Figure 00350001
    where K (s) denotes the controller transfer function and H (s) denotes the transfer function of the dynamic characteristics of the hard disk drive. It should be appreciated that the particular servo control model will be adapted for each disk drive, and generally for each particular drive, for optimum performance.

In den Simulationen, die in den Graphen mit den 21 und 22 dargestellt sind, wurde das folgende Übertragungsfunktionsmodell verwendet, das die dynamischen Eigenschaften des Festplattenlaufwerks beschreibt:

Figure 00350002
wobei Y(s), U(s) die Laplace Transformationen der Kopfposition bzw. des Stellgliedeingangs bezeichnen. Die Parameter des Modells sind in der Tabelle 1 aufgelistet.In the simulations, in the graphs with the 21 and 22 The following transfer function model describing the dynamic properties of the hard disk drive was used:
Figure 00350002
where Y (s), U (s) denote the Laplace transformations of the head position and the actuator input, respectively. The parameters of the model are listed in Table 1.

TABELLE 1: SYSTEMPARAMETER

Figure 00350003
TABLE 1: SYSTEM PARAMETERS
Figure 00350003

Figure 00360001
Figure 00360001

Eine vorsichtige Betrachtung des Übertragungsfunktionsmodells, das durch die Gleichung (2) gegeben wird, die voranstehend für den Servomechanismus 140 der 17 angegeben wurde, schlägt vor, dass der Modus entsprechend zu der ersten Resonanzfrequenz von 70 Hz vorzugsweise für Steuerkonstruktionszwecke vernachlässigt wird. Die nächsten Resonanzfrequenzen sind bei 2,2 kHz, 4 kHz und 9 kHz. Wenn die Bandbreite der geschlossenen Schleife kleiner als 1,5 kHz gehalten wird, dann können die Moden entsprechend zu diesen Frequenzen für Steuerzwecke vernachlässigt werden. Diese Erwägungen führen zu der folgenden Approximation:

Figure 00360002
und deshalb können die dynamischen Eigenschaften des Festplattenlaufwerks durch das folgende Übertragungsfunktionsmodell approximiert werden:
Figure 00360003
was die Dynamik der reduzierten Ordnung darstellt, die für Steuerzwecke verwenden werden soll und auch mit Gleichung (2) des Servomechanismus 140 beschrieben wird. Der Servocontroller ist auf Grundlage des Modells der reduzierten Ordnung konstruiert, wird aber unter Verwendung des Systems der vollen Ordnung symbolisiert und analysiert.A careful consideration of the transfer function model given by equation (2) above for the servomechanism 140 of the 17 is suggested that the mode corresponding to the first resonant frequency of 70 Hz is preferably neglected for control design purposes. The next resonant frequencies are at 2.2 kHz, 4 kHz and 9 kHz. If the closed-loop bandwidth is kept smaller than 1.5 kHz, then the modes corresponding to these frequencies can be neglected for control purposes. These considerations lead to the following approximation:
Figure 00360002
and therefore the dynamic properties of the hard disk drive can be approximated by the following transfer function model:
Figure 00360003
which represents the dynamics of the reduced order that should be used for tax purposes and also with Equation (2) of the servomechanism 140 is described. The servo controller is constructed on the basis of the reduced order model, but is symbolized and analyzed using the system of full order.

21 zeigt Plots der tatsächlichen Verschiebung und deren Abschätzung wie durch die in 17 gezeigte Anordnung erzeugt. Ein Plot 170 ist von der tatsächlichen Verschiebung, während ein Plot 172 von dessen Abschätzung ist. Wie gezeigt, sind die Plots im wesentlichen identisch und können in dieser Ansicht nicht unterschieden werden, sogar wenn ein Impuls 174 an die Systeme angelegt wird. Dies zeigt einen hohen Grad der Genauigkeit in den vorhergesagten Positionen, so wie für die dynamischen Eigenschaften, für die beschriebene Absolutwert-Steuermethologie an. 21 shows plots of the actual displacement and their estimation as determined by the in 17 shown arrangement generated. A plot 170 is from the actual displacement, while a plot 172 of whose estimation is. As shown, the plots are essentially identical and can not be distinguished in this view, even if a pulse 174 is applied to the systems. This indicates a high degree of accuracy in the predicted positions, as well as the dynamic properties, for the described absolute value control ethology.

22 zeigt die Kopfverschiebung als eine Funktion der Zeit während und nach einer Störung, die den Kopf verschiebt, und zwar unter Verwendung des Controllers mit der gleichen Struktur wie der voranstehend beschriebene, für zwei unterschiedliche Fälle. In einem Fall, der herkömmliche Systeme darstellt, findet keine Abschätzung der Verschiebung statt und das lineare Servosignal bei 15 kHz wird verwendet. Der Controller arbeitet auch bei der 15 kHz Frequenz. Der obere Plot 176 in 22 zeigt die Kopfverschiebung als eine Funktion der Zeit für den 15 kHz Fall. Der untere Plot 178 zeigt die Kopfverschiebung als eine Funktion der Zeit, wenn der abgeschätzte Wert des PES bei 240 kHz abgetastet wird und der Controller bei 60 kHz arbeitet, wie in 20 gezeigt. Wie dargestellt, zeigt das Plattenlaufwerk, das in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Erfindung gesteuert, ein signifikant besseres Ansprechverhalten und eine bessere Stabilität im Vergleich mit herkömmlichen Systemen auf. 22 FIG. 12 shows the head shift as a function of time during and after a fault that shifts the head using the controller having the same structure as that described above for two different cases. In a case representing conventional systems, no estimation of the displacement takes place and the linear servo signal at 15 kHz is used. The controller also works at the 15 kHz frequency. The upper plot 176 in 22 shows the head shift as a function of time for the 15 kHz case. The lower plot 178 shows the head shift as a function of time when the estimated value of the PES is sampled at 240kHz and the controller operates at 60kHz, as in FIG 20 shown. As illustrated, the disk drive, controlled in accordance with aspects of the present invention, exhibits significantly better responsiveness and stability compared to conventional systems.

23 zeigt die Kopfverschiebung als eine Funktion der Zeit nach einer Spursuche unter Verwendung des voranstehend beschriebenen Controllers für die gleich zwei Fälle, die unter Bezugnahme auf 22 diskutiert wurden. In einem Fall, der herkömmliche Systeme darstellt, findet keine Abschätzung der Verschiebung statt und das lineare Servosignal bei 15 kHz wird für eine Positionssteuerung verwendet. Der Controller arbeitet bei der 15 kHz Frequenz. Die y-Achs-Verschiebung wird in Einheiten der Spurbreite gemessen und die x-Achsen-Zeit wird in Millisekunden gemessen. Der obere Plot 180 in 23 zeigt die Kopfverschiebung als eine Funktion der Zeit für den 15 kHz Fall. Der untere Plot 182 zeigt die Kopfverschiebung als eine Funktion der Zeit, wenn der abgeschätzte Wert von PES bei 240 kHz abgetastet wird und der Controller bei 60 kHz arbeitet, wie in 20 gezeigt. Wie dargestellt, stellt das Plattenlaufwerk, das in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Erfindung gesteuert wird, ein signifikant besseres Ansprechverhalten und eine bessere Stabilität im Vergleich mit herkömmlichen Systemen bereit. Zum Beispiel wird das schnellere Ansprechverhalten und die schnellere Beruhigungszeit dargestellt bei der Erzeugung einer Suchzeitverbesserung in der Größenordnung von einer halben Millisekunde. 23 FIG. 12 shows the head shift as a function of time after a track search using the above-described controller for the same two cases described with reference to FIG 22 were discussed. In a case representing conventional systems, no estimation of the displacement takes place, and the linear servo signal at 15 kHz is used for position control. The controller works at the 15 kHz frequency. The y-axis displacement is measured in units of track width and the x-axis time is measured in milliseconds. The upper plot 180 in 23 shows the head shift as a function of time for the 15 kHz case. The lower plot 182 shows the head shift as a function of time when the estimated value of PES is sampled at 240kHz and the controller operates at 60kHz, as in FIG 20 shown. As illustrated, the disk drive controlled in accordance with aspects of the present invention provides significantly better responsiveness and stability compared to conventional systems. For example, the faster response and the faster settling time are shown in the generation of a search time improvement on the order of half a millisecond.

Wie voranstehend diskutiert, ist die bevorzugte Quelle für Positionsfehlersignale (PES) für eine Positionssteuerung eines Kopfs in Bezug auf eine Spur in einem Plattenlaufwerk die Daten innerhalb der Spur selbst. Insbesondere werden die bevorzugten PES Signale aus Information über Fehlercharakteristiken der Daten oder den Datensignalen, die auf der Platte gespeichert sind, abgeleitet. Eine andere diesbezügliche bevorzugte Quelle von PES wird aus Beschränkungsinformationscharakteristiken der Daten oder der Datensignale in Verbindung mit den Daten oder Datensignalen selbst abgeleitet. Die Ableitung dieser Art von Fehler- und Beschränkungsinformation wird in der voranstehend angegebenen und eingebauten Despain Anmeldung beschrieben.As discussed above, is the preferred source for position error signals (PES) for a position control of a head with respect to a track in one Disk drive the data within the track itself. In particular For example, the preferred PES signals will be information about error characteristics the data or the data signals stored on the disk are derived. Another related preferred source of PES becomes constraint information characteristics the data or the data signals in connection with the data or Derived data signals themselves. The derivation of this type of error and restriction information is described in the aforementioned and incorporated Despain application.

24 illustriert, was allgemein als der Lesekanal eines Festplattenlaufwerks bekannt ist, der typischerweise auf einem einzelnen Chip verkörpert wird, manchmal als eine ASIC (anwendungsspezifische integrierte Schaltung; Application Specific Integrated Circuits), manchmal als ein spezialisierter Chip und manchmal als ein Satz einer Funktionalität innerhalb eines Chips für eine digitale Signalverarbeitung (DSP Chip). Einzelne Schaltungselemente des Lesekanalchips sind Durchschnittsfachleuten in dem technischen Gebiet vertraut und werden in Patenten, wie dem U.S. Patent Nr. 5585975, U.S. Patent Nr. 5754353 und U.S. Patent Nr. 5961658 beschrieben. Jedes von diesen Patenten bezieht sich auf den Aufbau und die Funktion der Schaltungselemente und Ansammlungen von Elementen, die in 24 dargestellt sind. In den meisten herkömmlichen Plattenlaufwerken wird ein Lesekanalchip, der in vielerlei Weisen ähnlich zu demjenigen sein kann, der in 24 dargestellt wird, verwendet, um die lineare Servoinformation, die in den Sektorservokeilen von herkömmlichen Plattenlaufwerken bereitgestellt wird, zu empfangen und zu verarbeiten. Zum Beispiel werden Aspekte einer derartigen Verwendung in dem U.S. Patent mit der Nummer 5825579 beschrieben. 24 illustrates what is commonly known as the read channel of a hard disk drive, which is typically embodied on a single chip, sometimes as an ASIC (Application Specific Integrated Circuits), sometimes as a specialized chip, and sometimes as a set of functionality within one Chips for digital signal processing (DSP chip). Individual circuit elements of the read channel chip are familiar to those of ordinary skill in the art and are described in patents such as US Patent No. 5,585,975, US Patent No. 5,754,353, and US Patent No. 5,961,658. Each of these patents relates to the structure and function of the circuit elements and accumulations of elements incorporated in 24 are shown. In most conventional disk drives, a read channel chip, which in many ways may be similar to the one in FIG 24 is used to receive and process the linear servo information provided in the sector servo wedges of conventional disk drives. For example, aspects of such use are described in US Pat. No. 5,825,579.

Der in 24 dargestellte Lesekanal ist speziell ausgelegt für die Umsetzung von Aspekten der vorliegenden Erfindung und der Steuerverfahren und Systeme, die in der Despain Anmeldung beschrieben werden. Mehrere Maße der Qualität oder Äquivalentfehler werden in dem Lesekanalchip der 24 erzeugt. Am meisten bevorzugt wird wenigstens eines von diesen Fehlermaßen als ein Ausgang, von dem in 24 dargestellten Chip bereitgestellt. Zum Beispiel könnten ein oder mehrere Fehlermaße an einem entsprechenden einen oder mehreren der Ausgangsanschlüsse oder der Ausgangsstifte des Chips bereitgestellt werden. Ein derartiger Ausgangsanschluss oder Stift ist eine besonders bevorzugte Quelle der Absolutwert-PES-Signale, die in besonders bevorzugten Implementierungen der vorliegenden Erfindung innerhalb Festplattenlaufwerk-Umgebungen verwendet werden.The in 24 The read channel shown is specifically designed to implement aspects of the present invention and the control methods and systems described in the Despain Application the. Several measures of quality or equivalent errors are made in the read channel chip 24 generated. Most preferably, at least one of these will be misjudged as an output from that in 24 provided chip provided. For example, one or more error measures could be provided to a corresponding one or more of the output pins or the output pins of the chip. Such an output port or pin is a particularly preferred source of the absolute value PES signals used in hard disk drive environments in particularly preferred implementations of the present invention.

Bezug nehmend auf 24 wird der Lesekopf 200 mit einer Schattierung identifiziert, um anzuzeigen, dass er nicht auf dem Lesekanalchip ist, sondern anstelle davon die Signale bereitstellt, die der Lesekanalchip verarbeitet. Signale, die von dem Lesekopf 200 ausgegeben werden, werden an einem Vorverstärker 202 bereitgestellt, der eine herkömmliche Breitbandverstärkung ausführt. Der Ausgang von dem Vorverstärker 202 wird an dem Verstärker 204 mit variabler Verstärkung bereitgestellt, dessen Verstärkung so eingestellt wird, dass die an dem Rest der Schaltungsanordnung dargebotenen Signale eine Amplitude innerhalb eines Bereichs von akzeptablen Amplituden aufweisen. Die Logik 206 für die automatische Verstärkungssteuerung (Automatic Gain Control; AGC) erfasst Signalpegel und bestimmte andere Signalcharakteristiken aus einer Digitalisierungs- und Ausgleichungs-Schaltungsanordnung innerhalb des Lesekanalchips und leitet von diesen Signalen die Verstärkung für den Verstärker 204 mit variabler Verstärkung ab. Die AGC Logik 206 stellt die Verstärkung an dem Digital-zu-Analog-Wandler 208 bereit, der wiederum die Verstärkung an den Verstärker 204 mit variabler Verstärkung liefert.Referring to 24 becomes the reading head 200 is identified with a shade to indicate that it is not on the read channel chip, but instead provides the signals that the read channel chip is processing. Signals coming from the read head 200 are output to a preamplifier 202 provided that performs a conventional broadband amplification. The output from the preamplifier 202 will be on the amplifier 204 of variable gain, the gain of which is adjusted so that the signals presented to the remainder of the circuitry have an amplitude within a range of acceptable amplitudes. The logic 206 Automatic Gain Control (AGC) detects signal levels and certain other signal characteristics from digitizing and equalization circuitry within the read channel chip, and from these signals directs the gain to the amplifier 204 with variable gain. The AGC logic 206 sets the gain on the digital-to-analog converter 208 ready, in turn, the gain to the amplifier 204 with variable gain supplies.

Das Signal, das von dem Verstärker mit variabler Verstärkung ausgegeben wird, ist analog und weist Spitzenspannungen auf, die genauer in dem gewünschten Bereich sind. Der Verstärker mit variabler Verstärkung ist mit einem analogen Equalizer 210 gekoppelt. Der analoge Equalizer 210 stellt den Signalpegel über einem Bereich von empfangenen Fre°quenzen ein, um einige der frequenzabhängigen Effekte des Lesekopfs und anderer Teile der Lesekanal-Schaltungsanordnung zu entfernen. Nach der Ausgleichung (Equalization) wird das Signal an dem Analog-zu-Digital-Wandler 212 bereitgestellt, der in Übereinstimmung mit einem Taktsignal arbeitet, das durch die Taktrückgewinnungs-Schaltungsanordnung 214 bereitgestellt wird, um die angegebenen analogen Signale zu filtern. Wie in 24 dargestellt, umfasst die Taktrückgewinnungs-Schaltungsanordnung 214 einen Detektor mit einer Phasenregelschleife (Phase Locked Loop; PLL) zum Identifizieren und Extrahieren der Taktinformation und einen spannungsgesteuerten Oszillator (Voltage Controlled Oscillator; VCO) zum Erzeugen eines Taktsignals, das für den Rest der Schaltungsanordnung in dem Lesekanalchip geeignet ist.The signal output from the variable gain amplifier is analog and has peak voltages that are more accurate in the desired range. The variable gain amplifier has an analog equalizer 210 coupled. The analog equalizer 210 adjusts the signal level over a range of received frequencies to remove some of the frequency dependent effects of the read head and other portions of the read channel circuitry. After equalization, the signal is applied to the analog-to-digital converter 212 provided in accordance with a clock signal generated by the clock recovery circuitry 214 is provided to filter the specified analog signals. As in 24 includes the clock recovery circuitry 214 a Phase Locked Loop (PLL) detector for identifying and extracting timing information and a voltage controlled oscillator (VCO) for generating a clock signal suitable for the rest of the circuitry in the read channel chip.

Der Ausgang des Analog-zu-Digital-Wandlers 212 wird an einen zweiten Equalizer 216 ausgegeben, der verwendet wird, um das Signal weiter auszugleichen. In der dargestellten Schaltung wird die zweite Equalization-Schaltung in der Form eines Filters mit endlicher Impulsantwort (Finite Impulse Response; FIR). Die Ausgleichung bzw. Equalization, die von dem FIR Filter 216 bereitgestellt wird, wird in Übereinstimmung mit den erfassten Signalpegeln eingestellt, um die durch die Schaltung empfangenen Daten aufzunehmen. Dieser adaptive Ausgleichungsprozess wird durch Einstellen der Gewichtung des FIR Filters unter Verwendung von Information, die durch einen Slicer (Abtrenneinheit) 218 bereitgestellt wird, durchgeführt. Der Slicer 218 erzeugt abgeschätzte Abtastwerte durch Vergleichen von individuellen Abtastwerten mit erwarteten Abtastwerten. Zum Beispiel könnte der Slicer jeden Abtastwert, der empfangen wird, mit Werten vergleichen, die für Logiksignale von +1, 0 und –1 gesetzt sind, und jedem Abtastwert das logische Signal zuweisen, welches am engsten mit dessen Wert übereinstimmt. Diese Abschätzungen werden zum Einstellen der Verstärkung, zum Einstellen der Taktrückgewinnungs-Schaltungsanordnung und zum Einstellen des Equalization-Prozesses verwendet.The output of the analog-to-digital converter 212 gets to a second equalizer 216 which is used to further equalize the signal. In the illustrated circuit, the second equalization circuit is in the form of a finite impulse response (FIR) filter. The equalizer or equalization provided by the FIR filter 216 is adjusted in accordance with the detected signal levels to receive the data received by the circuit. This adaptive adjustment process is accomplished by adjusting the weight of the FIR filter using information provided by a slicer (separation unit). 218 is provided. The slicer 218 generates estimated samples by comparing individual samples with expected samples. For example, the slicer could compare each sample that is received to values set for logic signals of +1, 0, and -1, and assign to each sample the logical signal that most closely matches its value. These estimates are used to adjust the gain, set the clock recovery circuitry, and set the equalization process.

Als Teil der Funktionen des Slicers 218 erzeugt der Slicer ein Maß der Kanalqualität durch Vergleichen von jedem der Werte, die durch den Slicer empfangen werden, die durch den Slicer empfangen werden, mit dem Wert, der der Slicer diesem Abtastwert zugewiesen hat. Zum Beispiel kann eine Differenzmessung für jeden Abtastwert berechnet werden. Ein erster Abtastwert, der an dem Slicer bereitgestellt wird, weist eine Spannung VS auf. Der Slicer bestimmt, dass die Spannung VS am nächsten im Wert zu der Spannung V1 ist, die für Abtastwerte erwartet wird, die dem logischen Wert +1 entsprechen. Dem Abtastwert wird vorläufig der logische Wert +1 zugewiesen, und der Slicer kann dann ein Fehlermaß für diesen Abtastwert gleich zu VS – V1 erzeugen. Alternativ könnte das Fehlermaß für diesen Abtastwert dem Absolutwert dieser Differenz oder dem Quadrat dieser Differenz entsprechen. Verschiedene statistische Analysen können für die gesammelten Fehlermaße, die durch Sequenzen von Abtastwerten erzeugt werden, ausgeführt werden. Diese gesammelten Fehlermaße stellen herkömmlicherweise den mittleren quadrierten Fehler (Mean Squared Error; MSN) und das Kanalqualitätsmaß (Channel Quality Measure; CQM) innerhalb des Chips bereit.As part of the Slicer functions 218 The slicer generates a measure of channel quality by comparing each of the values received by the slicer received by the slicer with the value assigned by the slicer to that sample. For example, a difference measurement may be calculated for each sample. A first sample provided at the slicer has a voltage VS. The slicer determines that the voltage VS is closest in value to the voltage V1 expected for samples corresponding to the logic value +1. The sample is preliminarily assigned the logic value +1, and the slicer can then generate an error measure for that sample equal to VS-V1. Alternatively, the error measure for this sample could be the absolute value of that difference or the square of that difference. Various statistical analyzes can be performed on the accumulated error measures generated by sequences of samples. These collected error measures conventionally provide the Mean Squared Error (MSN) and the Channel Quality Measure (CQM) within the chip.

Das von dem Slicer ausgegebene Fehlermaß wird typischerweise auf dem Lesekanalchip akkumuliert, um das Betriebsverhalten des Chips oder des Speichersystems auszuwerten. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird jedoch das durch den Slicer 218 erzeugte Fehlermaß an einem der Ausgangsstifte oder Ausgangsanschlüsse für den Chip bereitgestellt. Dieses Fehlersignal weist Absolutwert-Qualitäten auf und wird bei einer Rate erzeugt, die so hoch wie die Datenrate sein kann. An sich ist das Signal besonders nützlich bei der Umsetzung von Aspekten der vorliegenden Erfindung.The error measure output by the slicer is typically accumulated on the read channel chip to evaluate the performance of the chip or memory system. However, in accordance with the present invention, this is done by the slicer 218 generated error measure provided on one of the output pins or output terminals for the chip. This error signal has absolute qualities and is generated at a rate as high as the data rate. As such, the signal is particularly useful in implementing aspects of the present invention.

Bezug nehmend wiederum auf 24 wird das ausgeglichene Datensignal, das von dem FIR Equalization-Filter 216 ausgegeben wird, von dem Datensequenzdetektor 220 ausgegeben. Der dargestellte Detektor ist vorzugsweise geeignet für das Datenkodierungsverfahren, welches beim Speichern der Daten auf der Oberfläche der Speicherplatte verwendet wird. In bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird ein Viterbi Decoder für den Datensequenzdetektor 220 verwendet. Die Konstruktion und Verwendung von derartigen Detektoren ist altbekannt und wird z.B. in dem voranstehend angegebenen Patent und dem U.S. Patent Nr. 5754353 dargestellt.Referring again to 24 gets the balanced data signal from the FIR equalization filter 216 is output from the data sequence detector 220 output. The illustrated detector is preferably suitable for the data encoding method used in storing the data on the surface of the storage disk. In preferred embodiments of the present invention, a Viterbi decoder for the data sequence detector 220 used. The design and use of such detectors is well known and is illustrated, for example, in the above referenced patent and US Patent No. 5,754,353.

25 illustriert Aspekte des Dekodierungsbetrieb innerhalb eines Viterbi Decoders. Der Trelles-ähnliche Graph illustriert die Zeitveränderungen der Signalwerte 222, die in dem Decoder 220 eingegeben werden. Aus Sequenzen von Abtastwerten bestimmt der Decoder, welche Werte bestimmte Sequenzen von Abtastwerten am wahrscheinlichsten aufweisen. Die Sequenz der wahrscheinlichsten Werte wird auf dem Graph der 25 mit fetten Punkten 224 angedeutet. Die Anpassung der wahrscheinlichsten Datensequenz zum Identifizieren der Ausgangsdaten stellt die Verwendung einer Randbedingung dar, so wie dieser Term hier und in der voranstehend diskutierten Despain Anmeldung verwendet wird. 25 illustrates aspects of the decoding operation within a Viterbi decoder. The Trelles-like graph illustrates the time changes of the signal values 222 that in the decoder 220 be entered. From sequences of samples, the decoder determines which values are most likely to have particular sequences of samples. The sequence of most probable values is shown on the graph of 25 with fat points 224 indicated. The adaptation of the most likely data sequence to identify the output data represents the use of a constraint, as that term is used herein and in the despain application discussed above.

Der Decoder 220 gibt die Sequenz der am besten passenden Datenpunkte 224 als den Datenausgang von der Lesekanal-Schaltungsanordnung aus. Der Decoder 220 erzeugt auch ein Fehlermaß für jeden Abtastwert, der sich auf die Differenz zwischen dem dem Viterbi Decoder zugewiesenen Wert (224) und dem tatsächlich empfangenen Wert (222) bezieht. Diese Differenz 226 wird in dem Graph als graue Pfeile identifiziert, die zu jedem der Abtastwerte gehören. Bei der normalen Verwendung könnte dieses Fehlermaß 226 innerhalb des Lesekanalchips als ein Maß des Systembetriebsverhaltens oder der Kanalqualität akkumuliert werden. Herkömmlicherweise ist dieses Fehlermaß nicht verfügbar, während Daten von dem Lesekanalchip übertragen werden.The decoder 220 returns the sequence of the best matching data points 224 as the data output from the read channel circuitry. The decoder 220 also generates an error measure for each sample based on the difference between the value assigned to the Viterbi decoder ( 224 ) and the actually received value ( 222 ). This difference 226 is identified in the graph as gray arrows belonging to each of the samples. In normal use, this error measure could 226 be accumulated within the read channel chip as a measure of system performance or channel quality. Conventionally, this measure of error is not available while data is being transferred from the read channel chip.

Bevorzugte Ausführungsformen des Lesekanals der 24 stellen das Lesekanal-Fehlermaß, das von dem Viterbi Decoder abgeleitet wird, direkt an einem Ausgangsanschluss oder einem Stift für den Lesekanalchip bereit. Wie in der Fig. gezeigt, kann das Slicer-Fehlermaß an einem Ausgangsanschluss 230 bereitgestellt werden, das Fehlermaß von dem Datensequenzdetektor 220 könnte von einem Anschluss 232 ausgegeben werden, und der Ausgangsdaten-Bitstrom könnte durch einen Anschluss 234 bereitgestellt werden. Im allgemeinen werden die meisten Systeme nur eines der Fehlermaß-Ausgangssignale 230 und 232 einschließen. Diese Signale könnten an einem Ausgangsanschluss bereitgestellt werden, der zwischen den zwei Fehlermaßsignalen während der Herstellung wählbar ist. Zum Beispiel kann der Wert, der durch einen Ausgangsanschluss geführt wird, während der Herstellung und der Verwendung einer programmierbaren Sicherung wählbar sein.Preferred embodiments of the read channel of 24 provide the read channel error metric derived from the Viterbi decoder directly to an output port or pin for the read channel chip. As shown in the figure, the slicer error metric may be at an output port 230 are provided, the error measure from the data sequence detector 220 could be from a connection 232 and the output data bit stream could be through one port 234 to be provided. In general, most systems will only be one of the error measurement output signals 230 and 232 lock in. These signals could be provided at an output terminal that is selectable between the two error measurement signals during manufacture. For example, the value passed through an output port may be selectable during manufacture and use of a programmable fuse.

Das ausgegebene Fehlermaßsignal ist an den Anschlüssen 230, 232 bei Raten so hoch wie die Datenrate verfügbar und weist Absolutwert-Charakteristiken auf. In der Tat ist das Fehlermaß 226 (25) funktional dem Fehlermaßgraph, der in 13 gezeigt ist, sehr ähnlich. Demzufolge wird dieser Ausgang 226 über die Anschlüsse 230 oder 232 (24) besonders nützlich bei der Praxis der vorliegenden Erfindung.The output error measurement signal is at the terminals 230 . 232 at rates as high as the data rate available and has absolute value characteristics. In fact, that's the measure of error 226 ( 25 ) functionally the error map, which in 13 shown is very similar. As a result, this output becomes 226 over the connections 230 or 232 ( 24 ) particularly useful in the practice of the present invention.

Es sei darauf hingewiesen, dass das Fehlermaß, das als ein Ausgang von dem Lesekanalchip bereitgestellt wird, nicht kontinuierlich verfügbar sein muss, weil es Gründe gibt, warum der Anschluss auf andere Verwendungen während einer Multiplexierung umgeschaltet wird. Geeignete Fehlermaßsignale sind von dem bevorzugten Lesekanalchip bei einer höheren Datenrate als herkömmliche Servosignale verfügbar und sind verfügbar, während die Daten gelesen werden und wenn Daten gerade von dem Chip ausgegeben werden. Zusätzlich wird bevorzugt, dass der Lesekanalchip die Verarbeitung und Ausgabe von herkömmlicher linearer Servoinformation in der herkömmlichen Weise fortsetzt, so dass sie zur Verwendung in der voranstehend beschriebenen Weise verfügbar ist, wenn die lineare Servoinformation in Kombination mit Absolutwert-Daten verwendet wird. Wenn natürlich sämtliche Servooperationen ohne die lineare Servoinformation ausgeführt werden, würde keine Notwendigkeit bestehen, eine Verarbeitung von Linearservo-Information innerhalb des Lesekanalchips bereitzustellen.It It should be noted that the error measure, which is an output from provided to the read channel chip, may not be continuously available must, because there are reasons gives why the connection to other uses during a Multiplexing is switched. Suitable error measurement signals are of the preferred read channel chip at a higher data rate as conventional Servo signals available and are available while the data is read and when data is being output from the chip become. additionally it is preferred that the read channel chip process and output from conventional linear servo information continues in the conventional manner, so that they are for use in the manner described above available is when the linear servo information combined with absolute value data is used. If, of course all Servo operations are performed without the linear servo information, would not Necessity, a processing of linear servo information provide within the read channel chip.

Obwohl die vorliegende Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, werden Durchschnittsfachleute in dem technischen Gebiet erkennen, dass verschiedene Modifikationen durchgeführt werden können, ohne von der Erfindung abzuweichen. Während die Offenbarung Servosteuersysteme gemäß der Erfindung im Hinblick auf Festplattenlaufwerk-(HDD)-Anwendungen beschrieben hat, sind Systeme gemäß der Erfindung z.B. auf andere Servosteueranwendungen genau so anwendbar. Ferner ist die vorliegende Erfindung im Hinblick auf ein Festplattenlaufwerk beschrieben worden, bei dem sowohl die lineare Servo- als auch Absolutwert-Information beim Nachfolgen einer Spur verwendet werden. Diese Notwendigkeit muss nicht erfüllt sein. Zum Beispiel können sämtliche Operationen ohne Verwendung der Linearservooperationen ausgeführt werden. Es ist weiter vorstellbar, dass keine herkömmliche Servoinformation auf wenigstens Teilen einer Platte innerhalb eines Plattenlaufwerks, das Aspekte der vorliegenden Erfindung umsetzt, gespeichert würden. Demzufolge wird die Erfindung durch die folgenden Ansprüche definiert und ist nicht auf die hier beschriebenen besonders bevorzugten Ausführungsformen beschränkt.Even though the present invention in detail referring to the present preferred embodiments those skilled in the art will be familiar with the art Recognize that various modifications are being made can, without departing from the invention. While the disclosure servo control systems according to the invention with regard to hard disk drive (HDD) applications have systems according to the invention e.g. equally applicable to other servo control applications. Further is the present invention in terms of a hard disk drive in which both the linear servo and absolute value information in Successions of a track can be used. This need must not fulfilled be. For example, you can all operations without using the linear servo operations. It is further conceivable that no conventional servo information is on at least parts of a disk within a disk drive, that embodies aspects of the present invention. As a result, the invention is defined by the following claims and is not to the particularly preferred embodiments described herein limited.

Claims (5)

Steuersystem zu Verwendung bei einer Einstellung einer gesteuerten Variablen, die ein zu steuerndes System darstellt, wobei die gesteuerte Variable innerhalb einer beobachtbaren Variablen dargestellt wird und wenigstens zwei Werte der gesteuerten Variablen einem einzelnen Wert der beobachtbaren Variablen entsprechen, wobei das Steuersystem umfasst: eine Signalquelle (126, 142), die einen ersten und zweiten Wert der beobachtbaren Variablen bereitstellt, den zweiten Wert der beobachtbaren Variablen zeitlich nach dem ersten Wert der beobachtbaren Variablen; und eine Abbildungslogik (148), wobei die Abbildungslogik den ersten Wert der beobachtbaren Variablen empfängt und einen ersten und einen zweiten möglichen Wert der gesteuerten Variablen ausgibt; dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersystem ferner einen ersten Abschätzer (150), der in der Lage ist einen zukünftigen Zustand des zu steuernden Systems abzuschätzen, wobei der erste Abschätzer als einen Eingang den ersten möglichen Wert der gesteuerten Variablen nimmt und eine ersten Ausgangsvariable, die einen ersten vorhergesagten Wert der beobachtbaren Variablen darstellt, im Ansprechen auf den ersten möglichen Wert der gesteuerten Variablen erzeugt; einen zweiten Abschätzer (152), der in der Lage ist einen zukünftigen Zustand des zu steuernden Systems abzuschätzen, wobei der zweite Abschätzer als einen Eingang den zweiten möglichen Wert der gesteuerten Variablen nimmt und eine zweite Ausgangsvariable, die einen zweiten vorhergesagten Wert der beobachtbaren Variablen darstellt, im Ansprechen auf den zweiten möglichen Wert de gesteuerten Variablen erzeugt; und eine Bestimmungslogik (154), die bestimmt, welcher der ersten und zweiten vorhergesagten Werte der beobachtbaren Variablen genauer dem zweiten Wert der beobachtbaren Variablen entspricht, umfasst.A control system for use in a controlled variable setting representing a system to be controlled, wherein the controlled variable is represented within an observable variable and at least two values of the controlled variable correspond to a single value of the observable variable, the control system comprising: a signal source ( 126 . 142 ) providing first and second values of the observable variables, the second value of the observable variable temporally after the first value of the observable variable; and a mapping logic ( 148 ), wherein the mapping logic receives the first value of the observable variable and outputs a first and a second possible value of the controlled variable; characterized in that the control system further comprises a first estimator ( 150 ) which is capable of estimating a future state of the system to be controlled, the first estimator taking as an input the first possible value of the controlled variable and a first output variable representing a first predicted value of the observable variable in response to the first generated first possible value of the controlled variable; a second appraiser ( 152 ) which is capable of estimating a future state of the system to be controlled, the second estimator taking as an input the second possible value of the controlled variable and a second output variable representing a second predicted value of the observable variable in response to the second variable second possible value de controlled variables generated; and a determination logic ( 154 ) which determines which of the first and second predicted values of the observable variable corresponds more closely to the second value of the observable variable. Steuersystem nach Anspruch 1, wobei die Bestimmungslogik (154) einen absoluten Wert des ersten vorhergesagten Werts mit dem zweiten Wert der beobachtbaren Variablen vergleicht und einen absoluten Wert des zweiten vorhergesagten Werts mit dem zweiten Wert der beobachtbaren Variablen vergleicht, um zu bestimmen, welcher der ersten und zweiten vorhergesagten Werten der beobachtbaren Variablen dem zweiten Wert der beobachtbaren Variablen entspricht.A control system according to claim 1, wherein the determination logic ( 154 ) compares an absolute value of the first predicted value with the second value of the observable variable and compares an absolute value of the second predicted value with the second value of the observable variable to determine which of the first and second predicted values of the observable variable is the second value corresponds to the observable variable. Steuersystem nach Anspruch 1, wobei das Steuersystem die gesteuerte Variable nahe zu einem nominellen Wert aufrechterhält und der nominelle Wert zwischen den ersten und zweiten möglichen Werten der gesteuerten Variablen ist.The control system of claim 1, wherein the control system maintains the controlled variable close to a nominal value and the nominal value between the first and second possible values of the controlled Variables is. Steuersystem nach Anspruch 3, wobei das Steuersystem in Übereinstimmung mit diskreten Zeitintervallen arbeitet und wobei der erste und zweite Abschätzer (150, 152) den ersten und zweiten möglichen Wert der gesteuerten Variablen nur nachdem das Steuersystem bestimmt, dass die gesteuerte Variable Werte über und unter dem nominellen Wert annehmen wird, empfängt.The control system of claim 3, wherein the control system operates in accordance with discrete time intervals, and wherein the first and second estimators ( 150 . 152 ) receives the first and second possible values of the controlled variables only after the control system determines that the controlled variable will assume values above and below the nominal value. Steuersystem nach Anspruch 1, vorgesehen innerhalb eines magnetischen Datenspeichersystems und mit einem Servosystem zum Positionieren eines magnetischen Kopfs (116) relativ zu einer Spur (114), die relativ zu dem Kopf bewegbar ist, wobei die Spur (114) eine Folge von Bursts von Servosignalen (40) dort entlang und Datensignale (46) zwischen den Bursts von Servosignalen (40) aufweist, umfassend die Kombination von: einer Einrichtung (126), die auf das Vorbeilaufen der Bursts von Servosignalen an dem magnetischen Kopf anspricht, zum Erzeugen eines ersten Satzes von Fehlersignalen; einer Einrichtung (158), die auf das Vorbeilaufen der Datensignale an dem magnetischen Kopf (116) anspricht, zum Erzeugen eines zweiten Satzes von Fehlersignalen; und eine Einrichtung (162, 140), die auf den ersten und zweiten Satz von Fehlersignalen anspricht, zum Anwenden der Positionsfehlersignale von dem ersten und zweiten Satz, um die Position des magnetischen Kopfs (116) relativ zu der Spur (114) zu korrigieren.A control system according to claim 1, provided within a magnetic data storage system and with a servo system for positioning a magnetic head ( 116 ) relative to a track ( 114 ) which is movable relative to the head, wherein the track ( 114 ) a sequence of bursts of servo signals ( 40 ) along there and data signals ( 46 ) between the bursts of servo signals ( 40 ), comprising the combination of: a device ( 126 ) responsive to the passage of the bursts of servo signals at the magnetic head for generating a first set of error signals; a facility ( 158 ) due to the passing of the data signals on the magnetic head ( 116 ) for generating a second set of error signals; and a facility ( 162 . 140 ), which is responsive to the first and second sets of error signals, for applying the position error signals from the first and second sets to determine the position of the magnetic head ( 116 ) relative to the track ( 114 ) to correct.
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